ES2831707T3 - Aplicación de fuerza en ortesis, plantillas ortopédicas y productos y sistemas de ortosis de tobillo y pie - Google Patents

Aplicación de fuerza en ortesis, plantillas ortopédicas y productos y sistemas de ortosis de tobillo y pie Download PDF

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Abstract

Un miembro flexible para usar en conexión con o como una ortesis, una plantilla ortopédica o una ortosis de tobillo y pie, que comprende: una estructura (1000; 10; 30; 58; 102; 152) que define (i) una región (14) de plataforma de dedo, (ii) una región (18) de almohadilla de arco longitudinal y (iii) una región (22) de talón y la estructura que define además (i) una superficie superior, (ii) una superficie inferior y (iii) un eje central; y en donde la estructura incluye una pluralidad de capas (1002A, 1002B, 1002C) de fibra de diferentes longitudes, en donde cada una de las capas de fibra incluye una pluralidad de fibras alineadas unidireccionalmente que están anguladas a entre aproximadamente 10º y 20º con respecto al eje central, de modo que la pluralidad de fibras alineadas unidireccionalmente están anguladas medial a lateralmente desde la región del talón hasta la región de la plataforma de dedo, en donde la estructura está arqueada desde la región del talón hasta la región de la plataforma de dedo; en donde la región de la plataforma de dedo define un aspecto medial distal y un aspecto lateral, y en donde la estructura se tuerce de modo que el aspecto distal medial sea más bajo que el aspecto lateral de la región de la plataforma de dedo.

Description

DESCRIPCIÓN
Aplicación de fuerza en ortesis, plantillas ortopédicas y productos y sistemas de ortosis de tobillo y pie
Antecedentes
1. Campo técnico
La presente descripción se refiere generalmente a ortesis, plantillas ortopédicas y ortosis de tobillo y pie y, en particular, a sistemas y sustratos de aplicación de fuerza para su uso en la fabricación de ortesis, plantillas ortopédicas y productos y sistemas de ortosis de tobillo y pie que funcionan, entre otras cosas, para aumentar la propulsión.
2. Antecedentes de la técnica
Las ortesis de pie se utilizan a menudo para compensar la función impedida del pie controlando el movimiento anormal a través de las articulaciones del pie. Las deficiencias específicas para la que puede ayudar una ortesis de pie y/o tobillo-pie (AFO) incluyen un leve "pie caído" debido a afecciones neurológicas, anomalías en la marcha ortopédica, pie zambo, fractura del medio tarso, amputación parcial del pie, artritis, hallux valgus, hallux rigidus, esguince de la primera articulación metatarsofalángica y fascitis plantar. También se pueden prescribir y/o emplear ortesis de pie y/u ortesis de tobillo-pie para reducir el dolor, proporcionar apoyo, prevenir la deformidad del pie y/o prevenir su empeoramiento, para aliviar la presión en una determinada área del pie y/o para mejorar la función biomecánica general del pie y las extremidades inferiores.
Las ortesis de pie normalmente incluyen una plantilla u horma especialmente ajustada para usar junto con un zapato. Las ortesis de pie pueden proporcionar apoyo al pie al distribuir la presión o realinear las articulaciones del pie mientras se está parado, caminando o corriendo. Por tanto, los atletas suelen utilizar ortesis de pie para aliviar los sintomas asociados con una variedad de afecciones inflamatorias de los tejidos blandos, p. ej., fascitis plantar. Además, se han diseñado y/o utilizado ortesis de pie para solucionar los requisitos de soporte del arco o amortiguación.
Según el informe de 2005 sobre estadounidenses con discapacidades, aproximadamente 27 millones de personas mayores de 15 años tenían una discapacidad relacionada con caminar. La musculatura de la articulación del tobillo juega un papel importante al caminar y se cree que es el grupo de músculos principal que sostiene la postura erguida y produce propulsión hacia adelante. A los individuos con debilidad muscular en el tobillo, una deficiencia causada a menudo por trastomos de las neuronas motoras superiores y lesiones de las extremidades inferiores, se les prescriben con frecuencia ortosis de tobillo-pie que sujetan el tobillo durante la marcha y tienen como objetivo mejorar la función de la marcha.
Generalmente, las ortesis de pie están diseñadas para eliminar la presión y/o el estrés de las áreas dolorosas del pie y el tobillo. El enfoque principal de la tecnología de ortesis ha sido aumentar la comodidad y la amortiguación del producto. La atenuación del impacto (absorción) se ha solucionado mediante innumerables innovaciones en el calzado en el pasado, pero los esfuerzos por aumentar la eficiencia del movimiento han estado en gran parte ausentes. Las ortesis de pie también pueden funcionar para solucionar la posición y el movimiento del pie, preferiblemente para solucionar los problemas de equilibrio. Muchas ortesis de pie aplican una rigidez igual o constante a lo largo de su longitud, lo que puede contribuir a problemas de marcha y/o equilibrio que la ortesis de pie pretende mejorar y/o resolver.
Más allá del ámbito de las ortesis de pie, se han desarrollado ortosis de tobillo-pie que pretenden sustituir y/o compensar diversos problemas anatómicos, p. ej., dorsiflexores débiles durante la fase de balanceo y flexores plantares débiles durante la fase de apoyo de una marcha del usuario. En general, los sistemas de ortosis de tobillo-pie pueden funcionar para apoyar y alinear el tobillo y el pie y mejorar generalmente las funciones del pie con particular atención a la biomecánica de tobillo/rodilla.
Los productos que se encuentran actualmente en el mercado en esta categoría están generalmente diseñados para ayudar al individuo impedido a caminar más normalmente. El enfoque de los diseños anteriores en el mercado de ortesis/prótesis ha sido sustituir, con un dispositivo mecánico, el funcionamiento normal del complejo pie/tobillo/pierna humano. Según este enfoque, las mejoras en el mercado de ortesis/prótesis se han dirigido a reemplazar la función normal del complejo de la extremidad inferior impedida. Sin embargo, además de ayudar a dichos individuos a caminar con más normalidad, es deseable mejorar también la capacidad del individuo impedido para impulsarse hacia adelante.
El documento US 2005/0054959 describe una ortesis de placa de pie que tiene una pluralidad de capas de fibras de longitudes variables. Las fibras de una primera capa adyacente a una superficie del suelo están orientadas en un ángulo oblicuo con respecto a una línea de progresión de la placa de pie que se extiende desde una porción del talón hasta una porción media de una porción del dedo de la placa de pie.
A pesar de los esfuerzos realizados hasta la fecha, sigue existiendo la necesidad de mejorar los sistemas de aplicación de fuerza y soportes para su uso en la fabricación de ortesis, plantillas ortopédicas y productos y sistemas de ortosis de tobillo y pie que funcionen, entre otras cosas, para mejorar la función biomecánica, incluyendo la función biomecánica del pie, tobillo y/o rodilla. Además, sigue existiendo la necesidad de ortesis, plantillas ortopédicas y productos y sistemas de ortosis de tobillo y pie que impartan una fuerza de propulsión eficaz y eficiente en relación con la marcha del usuario. Además, existe la necesidad de productos/sistemas que funcionen para ayudar o mejorar la capacidad del complejo pie/pierna humano de un individuo impedido para lanzar o impulsar al individuo hacia adelante o hacia arriba (o cualquier combinación de los dos).
Compendio de la descripción
La invención está definida por la reivindicación independiente 1. Las realizaciones preferidas son el tema de las reivindicaciones dependientes. La presente descripción satisface de manera ventajosa las necesidades de los usuarios finales interesados en mejorar la eficiencia del movimiento en relación con la actividad normal. En lugar de sencillamente intentar reemplazar la función perdida, los productos, sistemas y métodos de la presente descripción aumentan la cantidad y la velocidad de la flexión plantar para ayudar en la marcha. Por tanto, los productos, sistemas y métodos de la presente descripción, además de ayudar a las personas sanas, también pueden usarse para ayudar a las personas que padecen una serie de impedimentos neurológicos y/o físicos.
La presente descripción proporciona un miembro flexible ventajoso que aplica un perfil de fuerza deseable cuando se emplea como una ortesis, plantilla ortopédica y/o ortosis de tobillo y pie (AFO). El miembro flexible generalmente está configurado y dimensionado para cooperar y corresponder con la forma/geometría de un pie humano y mejora la función biomecánica, incluyendo la función biomecánica de un pie, tobillo y/o rodilla. El miembro flexible descrito imparte de manera ventajosa fuerza propulsora en relación con la marcha de un usuario almacenando y liberando la propia energía de un individuo para ayudarlo a caminar y/o pararse. En particular, el miembro flexible funciona, entre otras cosas, para aumentar y/o maximizar la propulsión en el empuje.
En implementaciones de ejemplo, el miembro flexible descrito se fabrica, al menos en parte, a partir de una pluralidad de fibras que están generalmente alineadas, es decir, paralelas, entre si y orientadas con respecto al eje del miembro flexible en un ángulo predefinido, p. ej., angulado lateral a medial a aproximadamente 15° con respecto a un eje que va desde el centro del talón hasta el centro del dedo. Al fabricar el miembro flexible descrito, las fibras de carbono pueden incorporarse en láminas de tejido, p. ej., usando una o más resinas, y las láminas de tejido pueden entonces colocarse en capas para aplicar una funcionalidad de respuesta de fuerza deseada.
En realizaciones de ejemplo, las fibras descritas pueden tomar la forma de fibras compuestas preimpregnadas (“preimpregnadas”) en las que ya está presente un material de matriz, tal como una resina epoxi. Las fibras están alineadas unidireccionalmente y la matriz funciona de manera ventajosa para unirlas en una orientación fija entre sí. Al fabricar el miembro flexible de la presente descripción, se apilan múltiples láminas preimpregnadas con una alineación deseada de las propias fibras (capa a capa), y se inicia una operación de moldeo que aplica calor a las láminas preimpregnadas para curarlas en la orientación deseada.
Los miembros flexibles descritos se diseñan y fabrican de manera ventajosa con cantidades variables de resistencia o resorte en partes específicas de los mismos. Por tanto, cuando se emplea como una ortesis, plantilla ortopédica y/o AFO, las capas de fibra descritas se disponen de manera ventajosa de modo que el miembro flexible aplique un nivel deseado de rigidez donde el usuario necesita/desea que sea rígido y un nivel deseado de flexibilidad donde dicha flexibilidad sea necesaria/deseable. Hay que señalar que las ortesis se diseñan habitualmente para reflejar la forma y el movimiento del pie. Las ortesis que emplean los miembros flexibles descritos, en claro contraste, generalmente están formadas en la dirección opuesta, utilizando de este modo el propio peso del cuerpo para cargar una fuerza de resorte asociada con el miembro flexible descrito y, a partir de ese momento, el propio movimiento del usuario se convierte en un aumento en el potencial de resorte de la ortesis. En base a los criterios de rigidez y diseño asociados con el miembro flexible basado en fibras descrito, la fuerza de resorte se descarga de manera ventajosa a una velocidad rápida, impulsando al usuario hacia adelante.
Hay que señalar que hay cuatro (4) fases de marcha. El miembro flexible descrito, p. ej., cuando se emplea en conexión con una ortesis, plantilla ortopédica y/o producto/sistema AFO mejora de manera ventajosa la propulsión a través de las cuatro fases de la marcha, como se describe a continuación:
• Golpe de talón: cuando el pie entra en contacto inicialmente con el suelo al caminar o correr. Al golpear el talón, la parte posterior (trasera) del miembro flexible se desvía ligeramente, atenuando el impacto, almacenando energía y permitiendo un flujo suave a la siguiente fase.
• Pie plano (fase de apoyo): cuando tanto el talón como el antepié están en el suelo al mismo tiempo. En el pie plano, el ligero arco del miembro flexible desde el talón hasta el dedo proporciona una precarga para aumentar la fuerza de resorte que pasa a la siguiente fase de la marcha (véase, p. ej., la fuerza hacia abajo representada par la flecha "X" en la figura 18 que establece la precarga señalada en una implementación de AFO de ejemplo). Un beneficio secundario de la forma arqueada del miembro flexible desde el talón hasta el dedo es que cuando el miembro flexible se desvía, el puntal posterior asociado con la implementación de la AFO de ejemplo se mueve hacia adelante, proporcionando un "empuje" adicional durante la marcha (véase, p. ej., la fuerza hacia adelante representada por la flecha "Y" en la figura 18).
• Despegue del talón: cuando el pie está en dorsiflexión con el talón despegado del suelo (véase, p. ej., las figuras 58/50 y las figuras 6B/6C). En despegue del talón, cuando el pie está flexionado al máximo es cuando la energía potencial del miembro flexible se almacena, lista para ser liberada.
• Despegue del dedo: cuando el pie deja el suelo en su camino a la siguiente fase. El despegue del dedo es cuando se libera la energía potencial almacenada en las fases de "fase de apoyo" y "despegue del talón" de la marcha, lo que aumenta la fuerza y el índice de flexión plantar, impulsando al usuario hacia adelante (y/o hacia arriba). Esta aplicación de fuerza puede ser utilizada en numerosas aplicaciones y entornos, p. ej., para ayudar a un individuo impedido a caminar y/o ayudar a un atleta a practicar/competir.
En implementaciones de ejemplo de la presente descripción, el miembro flexible se fabrica, en su totalidad o en parte, a partir de un compuesto de fibra de carbono preimpregnada. Hay que señalar que los compuestos de fibra de carbono preimpregnada pueden usarse para proporcionar los niveles deseados de rigidez y flexión de una manera precisa a través de la colocación de modo que se pueda lograr la fuerza de resorte máxima (y/o deseada) para ayudar a la propulsión del individuo impedido. El miembro flexible se puede emplear de manera independiente, p. ej., como una ortesis o como una plantilla ortopédica, o se puede unir/conectar a una estructura de refuerzo de tobillo/pierna para proporcionar un refuerzo de la parte inferior de la pierna. La unión/conexión puede ser permanente o diseñada para facilitar la separación entre los mismos. La ortesis, plantilla ortopédica y/o AFO pueden insertarse de manera ventajosa en el calzado apropiado y pueden funcionar para ayudar a una persona que sufre de diversas enfermedades y/o patologías, p. ej., para compensar la debilidad muscular (pie caído) causada por accidente cerebrovascular, lesión de la médula espinal, distrofia muscular, parálisis cerebral, neuropatía periférica y, con menos frecuencia, poliomielitis, entre otras afecciones.
Los compuestos de fibra de carbono se pueden disponer de manera ventajosa en capas para proporcionar las características de respuesta de fuerza deseadas. Además, la alineación de las fibras puede seleccionarse para que proporcione una respuesta de fuerza deseada. Por tanto, en implementaciones de ejemplo de la presente descripción, se dispone una pluralidad de capas de fibra de carbono de modo que el miembro flexible sea el más rígido donde la presión es mayor y presente gradualmente una mayor flexibilidad (es decir, menos dureza) a medida que se extiende distalmente hacia la región del dedo. Como se señaló en el comentario anterior relacionado con la marcha, un propósito del miembro flexible es precargar una fuerza de resorte en la fase de despegue del talón del ciclo de marcha humano, y luego descargar la fuerza de resorte precargada en el despegue del dedo. Dado que la fuerza de resorte precargada no puede mover el suelo debajo del usuario, necesariamente y de manera ventajosa, mueve al usuario. Más particularmente, la fuerza de resorte cargada libera su energía potencial cuando el usuario levanta el pie del suelo en el camino hacia el siguiente paso. Por tanto, el miembro flexible aumenta el momento de flexión plantar (velocidad de fuerza de carga) cuando la parte inferior del metatarsiano se dirige distalmente a la región del dedo, impulsando al usuario hacia adelante y/u hacia arriba, dependiendo de la actividad aplicable del usuario.
Según otra realización de ejemplo de la presente descripción, el miembro flexible puede incorporarse en una ortesis de tobillo y pie que incluye una placa de pie formada, en su totalidad o en parte, a partir del miembro flexible, y una estructura de refuerzo, La placa de pie puede incluir una plataforma de dedo, la plataforma de dedo que comprende un dedo, surco y bola; una almohadilla del arco longitudinal en comunicación con la plataforma de dedo; una talonera en comunicación con la almohadilla del arco longitudinal, la talonera que comprende un talón; donde para formar un ángulo p mayor que 0° entre la plataforma de dedo y el resto de la ortesis, se requiere una presión de precarga P. La estructura de refuerzo está unida con respecto a la placa de pie y está configurada y dimensionada para sujeción con respecto a la región de la parte inferior de la pierna de un usuario. La estructura de refuerzo se puede sujetar con respecto a la pierna del usuario desde delante, detrás, lateral y/o una combinación de los mismos. Por tanto, se puede acceder al mecanismo de sujeción desde una dirección anterior, posterior, medial y/o lateral con respecto a la pierna del paciente.
Estos y otros aspectos y objetos de la presente descripción se apreciarán y comprenderán mejor cuando se consideren junto con la siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
Las características, aspectos y ventajas de la presente descripción, como se detalla en la siguiente descripción, se comprenderán mejor con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista superior de un miembro flexible de ejemplo para un pie derecho según la presente descripción;
la figura 2 es una vista lateral en sección transversal del miembro flexible de ejemplo de la figura 1 tomada a lo largo de la línea 2-2;
la figura 3 es una vista superior en perspectiva del miembro flexible de ejemplo de la figura 1;
las figuras 4A y 4B son vistas en perspectiva lateral y superior de una placa de pie para un pie derecho, respectivamente, según una realización de ejemplo de la presente descripción;
las figuras 4C y 4D son vistas en perspectiva frontal y lateral de una placa de pie ortopédica para un pie izquierdo, respectivamente, según otra realización de ejemplo de la presente descripción;
las figuras 5A-D son vistas esquemáticas de la placa de pie ortopédica derecha en varias fases de la marcha humana según una realización de ejemplo de la presente descripción;
las figuras 6A-D son vistas esquemáticas de la placa de pie ortopédica izquierda en varias fases de la marcha humana según una realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 7 es una vista lateral en perspectiva del lado lateral de una placa de pie ortopédica derecha según otra realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 8 es una vista en perspectiva de una ortosis de tobillo y pie (AFO) para usar en la extremidad inferior derecha de un paciente según una realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 9 es una vista en perspectiva del lado medial de la AFO de la figura 8 según una realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 10 es una vista en perspectiva frontal de la AFO de la figura 8 según una realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 11 es una vista en perspectiva posterior de la AFO de la figura 8 según una realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 12 es una vista lateral de la AFO de la figura 8 según una realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 13 es una vista en perspectiva del lateral de la AFO de la figura 8 según una realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 14 es una vista en perspectiva de la AFO de la figura 8 según una realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 15 es una vista en perspectiva del lado medial de la AFO de la figura 8 según una realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 16 es una vista frontal de una AFO alternativa según una realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 17 es una vista posterior de la AFO alternativa de la figura 16 según una realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 18 es una vista lateral de la AFO alternativa de la figura 16 según una realización de ejemplo de la presente descripción;
la figura 19 es una vista en perspectiva del lateral de la AFO de la figura 16 según una realización de ejemplo de la presente descripción;
las figuras 20 y 21 son vistas frontal y posterior de una AFO alternativa según la presente descripción;
las figuras 22-24 son vistas laterales de AFOs alternativas según la presente descripción.
Descripción de realizaciones de ejemplo
La siguiente descripción detalla miembros flexibles de ejemplo para su uso en ortesis, plantillas ortopédicas y productos/sistemas de ortosis de tobillo y pie según la presente descripción. Hay que señalar que varias de las figuras, p. ej., las figuras 8-24, se refieren a implementaciones de ejemplo de los miembros flexibles descritos en conexión con productos/sistemas AFO. Sin embargo, como se hará evidente para los expertos en la técnica, la presente descripción no se limita a las realizaciones de ejemplo descritas en la presente memoria, incluyendo específicamente los productos/sistemas AFO de ejemplo descritos con referencia a las figuras 8-24, sino que se extiende a, y abarca variaciones y/o modificaciones que se basan en los productos, sistemas y modalidades innovadores descritos en la presente memoria, incluyendo específicamente ortesis y aplicaciones e implementaciones de plantillas ortopédicas.
El miembro flexible descrito permite el uso de la propia energía de una persona y la devuelve al individuo, aumentando de este modo de manera ventajosa la fuerza de carga ejercida al caminar o correr por el suelo. El perfil de fuerza global del miembro flexible descrito funciona por tanto para impulsar al usuario hacia adelante o hacia arriba, lo que se desee. El diseño de miembro flexible descrito también aumenta el momento de dorsiflexión, ayudando de este modo al individuo a despejar el terreno durante la fase de balanceo para avanzar al golpe de talón de manera eficiente y efectiva. Este aumento en la capacidad de propulsión es imprescindible para las personas que sufren un impedimento neurológico que resulta en un control de la dorsiflexión impedido o "pie caído". De hecho, el retorno de energía adicional proporcionado por el miembro flexible descrito durante la flexión plantar funciona para reemplazar (o aumentar) la propulsión que generaría un complejo pie-tobillo normal, mejorando de este modo el equilibrio, el movimiento hacia adelante y la propiocepción en un individuo.
El miembro flexible descrito está diseñado para aumentar la propulsión al caminar, correr y saltar. El miembro flexible se diseña generalmente con una flexión plantar de aproximadamente 15° desde la bola del pie hasta el dedo, y una flexión plantar de aproximadamente 5° desde el quinto metatarsiano hasta el hallux. En base al diseño señalado, a medida que el usuario avanza a través de las fases de la marcha, el miembro flexible carga progresivamente la energía potencial en el "pie plano" y "despegue del talón”, y libera esa energía en el "despegue del dedo".
El miembro flexible se puede fabricar de manera ventajosa utilizando fibras compuestas "preimpregnadas" o “preimpregnadas” cuando ya esté presente un material, tal como epoxi. Las fibras compuestas preimpregnadas, p. ej., fibras de carbono, están alineadas unidireccionalmente en un ángulo con respecto a un eje que se extiende desde el centro del talón hasta el centro del dedo (el "eje central”). Las fibras están anguladas en un ángulo de entre aproximadamente 10° y 20° con respecto al eje central, de modo que las fibras están anguladas medialmente desde el talón hasta el dedo. En otras realizaciones de ejemplo, las fibras están anguladas en un ángulo de entre aproximadamente 12° y 18° con respecto al eje central, de modo que las fibras están anguladas medialmente desde el talón hasta el dedo, y preferiblemente las fibras están anguladas a aproximadamente 15° con respecto al eje central de manera que las fibras están anguladas medialmente desde el talón hasta el dedo.
La orientación angulada medialmente de las fibras alineadas unidireccionalmente es biomecánicamente ventajosa porque los patrones de pasos humanos normales van en esa dirección. Más en particular, cuando un talón hace contacto con el suelo cuando un individuo comienza su paso, el talón generalmente hace contacto con el suelo en la parte exterior del talón, es decir, lateralmente. A medida que avanza el paso, el pie del individuo finalmente deja el suelo en la región del dedo gordo del pie, es decir, medialmente. Según la progresión de pasos típica indicada en la presente memoria, las fibras unidireccionales generalmente están anguladas medialmente a lateralmente a medida que se extienden desde el talón hasta el dedo, alineándose de este modo aproximadamente con la progresión de pasos y optimizando el rendimiento del miembro flexible descrito cuando se emplea como una ortesis, plantilla ortopédica o como parte de un producto/sistema AFO.
Las fibras compuestas preimpregnadas contienen típicamente una cantidad de material de matriz utilizado para unirlas entre sí y a otros componentes durante la fabricación. En realizaciones de ejemplo, el material de la matriz puede ser una resina epoxi, p. ej., resinas epoxi de bisfenol A y/o bisfenol F. Las fibras compuestas preimpregnadas generalmente se almacenan en áreas refrigeradas, dado que la activación se realiza más comúnmente mediante calor.
En implementaciones de ejemplo de la presente descripción, se emplean fibras de carbono preimpregnadas alineadas unidireccionalmente en la fabricación del miembro flexible descrito. Debido al uso de fibra de carbono "preimpregnada" en el miembro flexible descrito, el miembro flexible puede diseñarse con cantidades variables de resistencia o resorte en partes y/o regiones específicas del miembro flexible. Dependiendo de cómo estén dispuestas las capas de fibra de carbono preimpregnadas, el miembro flexible puede ser rígido donde el usuario necesita que sea rígido, y flexible donde se desee y/o requiera. Las capas preimpregnadas ofrecen una flexibilidad y resultados superiores en comparación con la fibra de carbono estándar, por que se puede adaptar para lograr un aumento en la propulsión al aumentar el efecto de resorte natural del arco humano y la estructura del pie en un miembro flexible. Las capas de fibra de carbono pueden ser más gruesas debajo de la bola del pie y hasta el talón, donde el peso es mayor, y gradualmente se hacen más delgadas distalmente bajo la región de los dedos del usuario.
Este proceso de estratificación adapta el efecto de resorte del miembro flexible de modo que sea rígido donde se necesita y flexible donde es necesario para maximizar su efecto sobre el pie humano. Hay que señalar que las ortesis se diseñan habitualmente para reflejar la forma y el movimiento del pie. La placa de pie descrita está generalmente formada en la dirección opuesta, por lo que usa el propio peso del cuerpo para cargar la fuerza de resorte en el miembro flexible, y además usa el propio movimiento del usuario para aumentar el potencial de resorte. Debido a las características de rigidez y ligereza de la fibra de carbono, la fuerza de resorte precargada se descarga de manera ventajosa a una velocidad rápida, impulsando al usuario hacia adelante.
El diseño del miembro flexible descrito carga una fuerza de resorte mientras el usuario sencillamente está parado y este efecto de resorte se amplifica cuando los dedos están en dorsiflexión (girados hacia arriba). A medida que el pie abandona el suelo, preparándose para su próximo golpe de talón, el miembro flexible se descarga en flexión plantar a una velocidad rápida utilizando la fuerza reactiva del suelo para impulsar al usuario hacia adelante amplificando el empuje.
El miembro flexible descrito se puede fabricar a partir de tejidos de fibra de carbono preimpregnada, aunque se pueden emplear materiales de fibra alternativos (en su totalidad o en parte), p. ej., fibras de vidrio, fibras de aramida y similares. El tejido de fibra de carbono puede enviarse como una tela seca de tejido suelto. Se puede usar una variedad de métodos para aplicar resina epoxi húmeda a la tela. Después de la aplicación de la resina epoxi, la combinación de tela/resina generalmente cura a temperatura ambiente. Al formar el miembro flexible descrito, generalmente se emplea una operación de moldeo. Las fibras/tela tejida de carbono preimpregnadas se pueden aplicar en capas a un molde de tamaño/configuración apropiados. Una vez colocada dentro del molde, puede montarse una lámina de plástico transparente sobre las fibras/tela preimpregnadas y pegarse a los bordes del molde, p. ej., con cinta de espuma, creando de este modo un sello hermético entre el interior del molde y el exterior. Luego se usa una bomba de vacío para aplicar vacio dentro del molde a medida que se elimina el aire. A medida que se elimina el aire, el plástico presiona contra las fibras/tela preimpregnadas y contra el interior del molde. El preimpregnado se deja curar dentro del molde a medida que se aplica calor a la fibra/molde. La resina termoendurecible (p. ej., bistenol A y/o bisfenol F) cura a una temperatura elevada, experimentando una reacción química que transforma el preimpregnado en un material sólido que es altamente duradero, que resiste la temperatura, excepcionalmente resistente y extremadamente ligero. A continuación, el sistema de fibras curadas se separa del molde.
Las capas de fibra de carbono se colocan generalmente de tal manera que hay más capas debajo de las cabezas metatarsales (bola del pie), donde hay la mayor fuerza de carga ejercida por el pie, haciéndose gradualmente más delgadas (menos capas) acercándose progresivamente a la región del dedo, donde hay menos fuerza de carga. Esta capacidad de disminuir gradualmente la rigidez del miembro flexible que se mueve distalmente desde el talón hasta el dedo proporciona al usuario la máxima fuerza de resorte.
Para maximizar el efecto de resorte, el miembro flexible se forma en un ligero arco desde el talón hasta el dedo de modo que con solo el usuario pisando el miembro flexible, se logra Una ligera precarga. El miembro flexible también está torcido ligeramente de modo que la cara distal medial (debajo del dedo gordo) sea más baja que la cara lateral (dedo meñique). Esta disposición geométrica torcida/arqueada maximiza el efecto de resorte al usar el flujo natural del ciclo de la marcha, que generalmente va lateralmente desde el talón hasta medialmente al dedo gordo. Además, la forma arqueada permite que el miembro flexible se desvíe plantarmente. Por tanto, en el caso de un producto/sistema AFO, se puede hacer que la parte trasera de la estructura de refuerzo de la AFO empuje la pierna hacia adelante en la región de la pantorrilla, permitiendo de este modo una propulsión más fácil/más eficaz.
Con referencia inicial a las figura 1 a 3, se representa esquemáticamente un miembro 1000 flexible de ejemplo según la presente descripción. Como se muestra en las figuras 1 y 3, una pluralidad de fibras 1002A, 1002B, 1002C alineadas unidireccionalmente se extienden generalmente desde el talón hasta el dedo, Sin embargo, con referencia específica a la figura 1, la línea 2-2 define un eje central para el miembro 1000 flexible descrito por que se extiende desde el centro de la región del talón hasta el centro de la región del dedo. Como es evidente a partir de la figura 1, se define un ángulo 0 entre el eje central definido por la línea 2-2 y las fibras unidireccionales. El ángulo 0 está entre aproximadamente 10° y 20° con respecto al eje central, de modo que las fibras estén anguladas medialmente desde el talón hasta el dedo, preferiblemente entre aproximadamente 12° y 18° con respecto al eje central, de modo que las fibras estén anguladas medialmente desde el talón hasta el dedo, y más preferiblemente aproximadamente 15° con respecto al eje central, de manera que las fibras estén anguladas medialmente desde el talón hasta el dedo.
El número de fibras unidireccionales incorporadas en el miembro 1000 flexible descrito se selecciona generalmente para lograr el comportamiento de respuesta de fuerza deseado. Sin embargo, como se muestra en la vista en sección transversal de la figura 2, las implementaciones de ejemplo del miembro 1000 flexible descrito incluyen una pluralidad de capas de fibras. En implementaciones de ejemplo de la presente descripción, las fibras de cada capa están alineadas unidireccionalmente y están anguladas con respecto al eje central en los mismos niveles, o muy similares, p. ej., entre aproximadamente 10° y 20° con respecto al eje central, preferiblemente entre aproximadamente 12° y 18° con respecto al eje central, y más preferiblemente aproximadamente 15° con respecto al eje central.
Con referencia adicional a la figura 2, una implementación de ejemplo de la presente descripción puede incluir cuatro (4) capas de fibra 1010, 1020, 1030, 1040. La capa 1010 superior es la capa más corta, mientras que la capa 1040 más inferior es la capa más larga. Las capas 1020, 1030 intermedias tienen una extensión de longitud mayor en comparación con la capa 1010 más superior, pero una extensión de longitud más corta en comparación con la capa 1040 más inferior. En la región central del miembro 1000 flexible, donde las cuatro capas están presentes en la sección transversal de la figura 2, la mayor rigidez/dureza se imparte al miembro 1000 flexible. A medida que las capas "se hacen delgadas", es decir, en las regiones más cercanas al talón y al dedo del miembro 1000 flexible, se imparte una mayor flexibilidad al miembro 1000 flexible. Las transiciones de una sección transversal más gruesa a una más delgada se seleccionan generalmente para proporcionar la respuesta de fuerza/flexibilidad deseada, p. ej., como se describe con referencia a las figuras 5 y 6 a continuación, y son casi imperceptibles para los usuarios de los miembros flexibles descritos.
Como es evidente a partir de las representaciones esquemáticas de las figuras 1-3, las implementaciones de ejemplo de los miembros flexibles basados en fibras de la presente descripción se caracterizan en parte por los siguientes parámetros:
• fibras alineadas unidireccionalmente;
• orientación angulada de las fibras alineadas con respecto al "eje central" del miembro flexible, p. ej., entre aproximadamente 10° y 20° con respecto al eje central (y preferiblemente aproximadamente 15° con respecto al eje central);
• múltiples capas de fibra de diferentes longitudes;
• mayor grosor en la región central en comparación con las regiones frontal/dedo y trasera/talón; y
• selección del número de fibras, número de capas y longitudes relativas de capas en función de la respuesta de fuerza deseada y los factores de flexibilidad/dureza.
Con referencia adicional a las figuras anejas, se hace referencia a las figuras 4A-40 y figuras 5­ 7 que se refieren específicamente a un diseño de placa de pie que incorpora el miembro flexible según realizaciones de ejemplo de la presente descripción. En particular, la figura 4A es una vista lateral de una realización de una placa 10 de pie de ejemplo según la presente descripción. Esta figura muestra una placa 10 de pie derecho. Una persona con experiencia ordinaria reconocerá que la presente descripción también incluye placas de pie para el pie izquierdo. La placa 10 de pie puede tener una plataforma 14 de dedo, una almohadilla 18 del arco longitudinal y una talonera 22. Una realización de cómo la placa 10 de pie puede precargar la función de resorte de la placa 10 de pie se muestra en la línea 26 discontinua. La línea 26 discontinua muestra cómo la plataforma 14 de dedo puede flexionarse con respecto al resto de la placa de pie, proporcionando una precarga en la placa 10 de pie. Cuando se libera esta precarga, la placa 10 de pie puede proporcionar impulsión o propulsión al usuario.
La figura 4B es una vista superior de la placa 10 de pie de la figura 4A. La figura 4B muestra dónde se realizaron las mediciones de espesor a continuación. Los espesores se midieron generalmente en el dedo 42, surco 46, bola 50 y talón 54.
La figura 4C es una vista en perspectiva generalmente frontal de otra realización de la placa 30 de pie descrita. La placa 30 de pie mostrada es para un pie izquierdo. Esta realización de la placa 30 de pie puede tener una plataforma 14 de dedo, una almohadilla 18 del arco longitudinal, una talonera 22 y una almohadilla 34 del arco peroneo.
La figura 4D es una vista lateral de la placa 30 de pie de la figura 4C. El grosor del material que forma la placa 30 de pie puede variar. Por ejemplo, para una placa de pie de mujer de tamaño pequeño, el grosor puede ser de aproximadamente 1 mm en el dedo 42, aproximadamente 1.25 mm en el surco 46 y aproximadamente 1,5 mm en la bola 50 hasta el talón 54. La placa de pie de mujer de tamaño pequeño puede corresponder a unas tallas de calzado de mujer 5-6. Para una placa de pie de mujer de tamaño mediano, el grosor puede ser de aproximadamente 1.25 mm en el dedo 42, aproximadamente 1,5 mm en el surco 46 y aproximadamente 1,75 mm en la bola 50 hasta el talón 54. La placa de pie de mujer de tamaño mediano puede corresponder a unas tallas de calzado de mujer 7-8. Para una placa de pie de mujer de tamaño grande, el grosor puede ser de aproximadamente 1,5 mm en el dedo 42, aproximadamente 1,75 mm en el surco 46 y aproximadamente 2 mm en la bola 50 hasta el talón 54. La placa de pie de mujer de tamaño grande puede corresponder a unas tallas de calzado de mujer 9-10.
Para una placa de pie de mujer de tamaño extragrande, el grosor puede ser de aproximadamente 1,75 mm en el dedo 42, aproximadamente 1,75 mm en el surco 46 y aproximadamente 2,25 mm en la bola 50 hasta el talón 54. La placa de pie de mujer de tamaño extragrande puede corresponder a unas tallas de calzado de mujer 11-12.
Para una placa de pie de hombre de tamaño pequeño, el grosor puede ser de aproximadamente 1 mm en el dedo 42, aproximadamente 1,25 mm en el surco 46 y aproximadamente 1,5 mm en la bola 50 hasta el talón 54. La placa de pie de hombre de tamaño pequeño puede corresponder a tallas de calzado de hombre 6-7. Para una placa de pie de hombre de tamaño mediano, el grosor puede ser de aproximadamente 1,25 mm en el dedo 42, aproximadamente 1,5 mm en el surco 46 y aproximadamente 1,75 mm en la bola 50 hasta el talón 54. La placa de pie de hombre de tamaño mediano puede corresponder a tallas de calzado de hombre 8-9. Para una placa de pie de hombre de tamaño grande, el grosor puede ser de aproximadamente 1,5 mm en el dedo 42, aproximadamente 1,75 mm en el surco 46 y aproximadamente 2 mm en la bola 50 hasta el talón 54. La placa de pie de hombre de tamaño grande puede corresponder a tallas de calzado de hombre 10-11. Para una placa de pie de hombre de tamaño extragrande, el grosor puede ser de aproximadamente 1,75 mm en el dedo 42, aproximadamente 1,75 mm en el surco 46 y aproximadamente 2,25 mm en la bola 50 hasta el talón 54. La placa de pie de hombre de tamaño extragrande puede corresponder a tallas de calzado de hombre 12-13. Evidentemente, una persona con experiencia ordinaria en la técnica reconocerá que se pueden usar espesores más pequeños y más grandes dependiendo de la cantidad de "efecto de resorte" que se desee de la placa de base descrita.
La figura 5 muestra la placa 30 de pie de un pie derecho durante las diferentes fases de un paso o zancada. La figura 5-A muestra la placa 30 de pie cuando el pie está a punto de golpear el suelo 38 con el talón primero. En la figura 5-A, el ángulo de flexión p es generalmente 0°, que es el ángulo formado entre la plataforma de dedo y el resto de la placa de pie debido a una fuerza aplicada por un usuario a la placa de pie, generalmente al caminar, correr y/o saltar. La figura 5-B muestra la placa de pie cuando el pie comienza a dejar el suelo y ya ha comenzado a producirse una precarga en la plataforma 14 de dedo, de modo que el ángulo p es de aproximadamente 20°. La figura 5-C muestra una precarga aún mayor en la plataforma 14 de dedo, de modo que hay un ángulo p de aproximadamente 45°. La figura 5-D muestra el pie despegado del suelo 38, y la placa 30 de pie ha gastado su precarga proporcionando impulsión o propulsión al pie y/o pierna del usuario. El ángulo p vuelve ahora a 0°.
La figura 6 muestra la placa 30 de pie de un pie izquierdo durante las diferentes fases de un paso o zancada. La figura 6-A muestra la placa 30 de pie cuando el pie está a punto de golpear el suelo 38 con el talón primero. En la figura 6-A, el ángulo de flexión p entre la plataforma 14 de dedo y el resto de la placa 30 de pie es generalmente de 0° (o sin ángulo). La figura 6-B muestra la ortesis cuando el pie comienza a dejar el suelo y ya ha comenzado a producirse una precarga en la plataforma 14 de dedo, de modo que p es de aproximadamente 20°. La figura 6-C muestra Una precarga aún mayor en la plataforma 14 de dedo, de modo que hay un ángulo p de aproximadamente 45°. La figura 6-D muestra el pie despegado del suelo 38, y la placa 30 de pie ha gastado su precarga proporcionando impulsión o propulsión al pie y/o pierna del usuario. El ángulo p ahora vuelve a 0°.
Para formar un ángulo p distinto de cero, se requiere una fuerza de precarga de F para crear la precarga (y el ángulo de flexión p). La fuerza, evidentemente, se extiende sobre un área de la placa de pie y en la tabla siguiente se describirá generalmente como una presión (psi). La presión requerida para crear el ángulo de flexión p puede variar de aproximadamente 1 psi (1 psi = 6895 N-m-2) a aproximadamente 100 psi. Según una realización de ejemplo de la placa de pie descrita, las presiones P para varios ángulos de flexión p se muestran a continuación: Ángulo de flexión p Presión P
10° 6,7 psi
20° 9.4 psi
30° 12,8 psi
40° 16,8 psi
50° 23,8 psi
60° 28,3 psi
70° 32,8 psi
80° 37,2 psi
90° 39,5 psi
Una persona con experiencia ordinaria en la técnica reconocerá que la presión asociada con el ángulo de flexión p puede cambiarse a partir de la tabla anterior dependiendo de la cantidad de "efecto de resorte" que se desee en la placa de pie.
La placa 10, 30 de pie funciona por que disminuye la velocidad de flexión dorsal de los dedos (cargando un resorte) y aumenta la velocidad de flexión plantar de los dedos (liberando el resorte) en la 4a fase de la marcha (p. ej. 5-D y 6-D). Este fenómeno maximiza la palanca del primer rayo contra las fuerzas reactivas del suelo, impartiendo de este modo la fuerza máxima para mejorar la propulsión linealmente (hacia adelante) y verticalmente (hacia arriba) y lateralmente (de lado a lado).
La figura 7 muestra otra realización de una placa 58 de pie según la presente descripción. En esta realización, hay Una precarga adicional en la placa 58 de pie. Más en particular, la precarga adicional deriva de un hundimiento en el dedo 42 con respecto a la plataforma 14 de dedo, de modo que el dedo 42 forma un ángulo g con la plataforma de dedo. El hundimiento en el área del dedo gordo produce una mayor fuerza de resorte a efectos de la placa 58 de pie.
La marcha humana normal comienza con el golpe del talón, que se encuentra en la parte posterior/exterior del talón. A medida que avanza la marcha, el pie rueda a través del área del arco y el centro de la marcha comienza a moverse medialmente. En la marcha humana, lo último que abandona el suelo es el dedo gordo. Por lo tanto, si el dedo gordo es lo último que abandona el suelo, entonces el área del dedo gordo de la placa de pie también debe ser lo último que abandona el suelo. Para lograr este objetivo, el área del dedo gordo de la placa de pie descrita se hunde de manera ventajosa y proporciona lo último en el suelo con más resorte asociado. Tener un ángulo g le da a la placa 58 de pie una velocidad de carga de resorte aumentada. El ángulo y puede oscilar entre aproximadamente 1° y aproximadamente 25° en las realizaciones de ejemplo de la presente descripción, y es preferiblemente de aproximadamente 15°.
Cuando la placa 58 de pie se coloca sobre una superficie plana, el talón y el dedo son las únicas partes que tocan la superficie. Por lo tanto, cuando se aplica peso a la placa 58 de pie, entonces toda la placa 58 de pie generalmente se aplana, precargando de este modo el efecto de resorte de la placa 58 de pie. Esta precarga adicional puede marcar una gran diferencia en los atributos funcionales del sistema AFO descrito. Cuando uno flexiona su pie para caminar o correr, la carga de resorte aumenta, lo que le da al usuario un empujón adicional.
En uso, la placa de pie de la presente descripción funciona generalmente de manera ventajosa de manera que:
(i) en ausencia de una fuerza aplicada a la superficie superior de la placa de pie y con la superficie inferior de la placa de pie apoyándose sobre una superficie horizontal (a) la superficie inferior de la región de la plataforma de dedo y la región del talón contactan con la superficie horizontal; y (b) la placa de pie se arquea hacia arriba en la región de la almohadilla del arco longitudinal con respecto a la región de la plataforma de dedo y la región del talón, de modo que la superficie inferior de la región de la almohadilla del arco longitudinal se separa de la superficie horizontal, y
(ii) en respuesta a una fuerza que se aplica a la superficie superior de la placa de pie con la superficie inferior de la región de la plataforma de dedo y la región del talón en contacto con una superficie horizontal, la región de la almohadilla del arco longitudinal arqueada se flexiona hacia abajo con respecto a la región de la almohadilla del dedo y la región del talón para cargar una primera fuerza de precarga en la placa de pie y
(iii) en respuesta a que la región del talón posteriormente se mueva hacia arriba desde la superficie horizontal mientras se mantiene la región de la plataforma de dedo en contacto con la superficie horizontal (c) la almohadilla del arco longitudinal arqueada se flexiona hacia arriba y la primera fuerza de precarga se libera para aplicar una fuerza de propulsión a la superficie superior de la placa de pie; y (d) la placa de pie se flexiona para definir un ángulo de flexión entre la región de la plataforma de dedo y la región de la almohadilla del arco longitudinal para cargar una segunda fuerza de precarga en la placa de pie; y
(iv) en respuesta a que la región de la plataforma de dedo posteriormente se mueva hacia arriba desde y fuera de contacto con la superficie horizontal, la placa de pie regresa de su posición flexionada para eliminar el ángulo de flexión y la segunda fuerza de precarga se libera para aplicar una fuerza propulsora a la superficie superior de la placa de pie.
Hay que señalar que un beneficio secundario de la forma arqueada de la placa de pie desde el talón hasta el dedo es que cuando la placa de pie se desvía, el puntal posterior se mueve hacia adelante, proporcionando un "empuje" adicional durante la marcha. Como será fácilmente evidente para las personas expertas en la técnica, la relación de la fuerza hacia abajo y la fuerza hacia adelante existirá en todas las implementaciones descritas de los productos AFO descritos en la presente memoria.
Volviendo a las figuras 8-15, se proporcionan una serie de vistas de una AFO 100 de ejemplo. La AFO 100 incluye una placa 102 de pie y una estructura 104 de refuerzo que se extiende hacia arriba con respecto a la placa 102 de pie. Aunque en la presente solicitud se describen estructuras de refuerzo de ejemplo, la presente descripción no se limita a las estructuras de refuerzo de ejemplo descritas en la presente memoria. Por el contrario, se puede emplear cualquier estructura de refuerzo que sea eficaz para asegurar la placa de pie con respecto a la pierna de un usuario. Hay que señalar que la estructura de refuerzo puede sujetarse con respecto a la pierna del usuario desde la parte delantera, trasera, lateral y/o una combinación de las mismas. Por tanto, se puede acceder al mecanismo de sujeción desde una dirección anterior, posterior, medial y/o lateral con respecto a la pierna del paciente.
La placa 102 de pie incluye generalmente las características y funciones de las diversas placas de pie descritas anteriormente, y generalmente se fabrica de la misma manera. La estructura 104 de refuerzo incluye generalmente una región 106 de sujeción y un brazo 108 de extensión intermedio que une la placa 102 de pie con la región 106 de sujeción. En la realización de ejemplo de las figuras 8-15, el brazo 108 de extensión intermedio define de manera ventajosa una geometría arqueada que se extiende desde un lado de la placa 102 de pie hasta una posición central por encima de la región del talón de la placa 102 de pie. De esta manera, el brazo 108 de extensión intermedio conecta de manera ventajosa la región 106 de sujeción de la estructura 104 de retuerzo con respecto a la placa 102 de pie sin interferir indebidamente con la región de la parte inferior de la pierna del usuario ni desgastarla.
La región 106 de sujeción generalmente define una geometría semicilíndrica que está configurada y dimensionada para cooperar con la región trasera del tobillo/pantorrilla del usuario. Se definen generalmente ranuras 110 o aberturas en la región 106 de sujeción para reducir el peso y el coste de los materiales, así como para reducir el potencial de incomodidad cuando se unen con respecto a la parte inferior de la pierna del usuario. En la realización de ejemplo de las figuras 8-15, se define una espina 112 central entre ranuras/aberturas 110 opuestas de la región 106 de fijación para impartir estabilidad estructural a la misma. Una correa u otro miembro de sujeción (no representado) coopera generalmente con la región 106 de sujeción 106 y está adaptado para extenderse alrededor de la parte delantera de la región del tobillo/pantorrilla del usuario para asegurar la AFO 100 con respecto al usuario.
Aunque la AFO 100 de ejemplo mostrada en las figuras 8-15 es de diseño/construcción integral, se contempla que la región 106 de sujeción pueda montarse de manera desmontable con respecto a la placa 102 de pie, p. ej., proporcionando un mecanismo de desmontaje en la unión del brazo 108 de extensión intermedio y la espina 112 central. Se pueden emplear mecanismos alternativos para unir/desmontar la placa de pie y la región 106 de sujeción de la estructura 104 de refuerzo sin apartarse del espíritu o alcance de la presente descripción, como resultará fácilmente evidente para las personas expertas en la técnica.
Con referencia a las figuras 16-19, se representa esquemáticamente una AFO 150 alternativa. La AFO 150 es generalmente del mismo diseño y funcionamiento de la AFO 100, que incluye una placa 152 de pie y una estructura 154 de refuerzo que incluye una región 156 de sujeción y un brazo 158 de extensión intermedio que une la placa 152 de pie con la región 156 de sujeción. Sin embargo, a diferencia de la AFO 100, la región 156 de sujeción de la estructura 154 de refuerzo no incluye una espina central alineada verticalmente, sino que incluye un miembro 162 horizontal que separa las ranuras/aberturas 160, 161 superiores e inferiores. El diseño general de la AFO 150 generalmente facilita la sujeción con respecto a puntos más altos en la parte inferior de la pierna de un usuario en comparación con la AFO 100, Sin embargo, las características y funciones generales de la AFO 150, incluyendo el potencial para implementaciones integrales y desmontables, son las mismas en comparación con la AFO 100.
Una AFO 200 alternativa se representa esquemáticamente en la figura 20 (vista frontal) y la figura 21 (vista trasera). La estructura de refuerzo de la AFO 200 es similar en diseño a la realización mostrada en las figuras 10-15. La placa de pie de la AFO 200 es destacable porque está asociada con una estructura 202 de talón que puede mejorar la comodidad y/o funcionamiento de la misma. La altura de la estructura 202 de talón puede seleccionarse basándose en consideraciones de comodidad y/o funcionales, como será evidente para las personas expertas en la técnica. Las figuras 22-24 proporcionan vistas laterales esquemáticas de la AFO 300 de ejemplo que resaltan aún más una realización de la presente descripción que incluye una estructura 302 de talón. Hay que señalar que, al garantizar características geométricas y estructurales apropiadas de las placas de pie asociadas con las AFOs 200, 300, las propiedades propulsoras ventajosas de las AFOs descritas no se ven afectadas por la inclusión de una estructura de talón según la presente descripción.
Hay que señalar que en las realizaciones de ejemplo de la AFO descrita, la placa de pie y la estructura de refuerzo definen de manera continua las superficies interior y exterior de la ortosis y se combinan para formar una estructura monolítica. Además, la AFO descrita puede fabricarse con espesores variables, p. ej., en la región del soporte de refuerzo, y la placa de pie y la estructura de refuerzo pueden definir espesores variables ininterrumpidos. Al fabricar la AFO descrita, puede ser deseable fabricar la estructura de refuerzo al menos en parte a partir de fibras, p. ej., fibras de carbono preimpregnadas, y entrelazar las fibras de la estructura de refuerzo con capas de las fibras de la placa de pie para unir las estructuras respectivas, p. ej., durante el proceso de moldeo. Hay que señalar además que se contempla que la unión entre la placa de pie y la estructura de refuerzo pueda acomodar un movimiento relativo entre ellas, p. ej., un movimiento deslizante relativo, para facilitar la comodidad y/o resultados terapéuticos. Por tanto, por ejemplo, se puede emplear un diseño de pasador en pista para emplear el movimiento relativo entre los componentes indicados.
La AFO descrita tiene muchas ventajas. La AFO puede diseñarse específicamente para diferentes dolencias/enfermedades y puede diseñarse para aplicar diferentes niveles de fuerza propulsora, mejorando de este modo el proceso de recuperación. La AFO descrita puede proporcionar más "resorte" o "empuje" a un individuo más cercano a la recuperación completa, mientras que proporcione menos resorte/empuje a usuarios que son menos ambulatorios. La porción de la placa de pie de la AFO descrita puede reemplazar la suela interna que viene con el calzado comercial, aunque se pueden emplear modos alternativos de combinación de la AFO descrita con las necesidades y opciones de calzado de un usuario, como será fácilmente evidente para las personas expertas en la técnica. La placa de pie asociada con la AFO descrita precarga de manera ventajosa una fuerza propulsora mientras el usuario sencillamente está parado y este efecto de resorte se amplifica cuando los dedos están en dorsiflexión (girados hacia arriba). A medida que el pie abandona el suelo, preparándose para su próximo golpe de talón, la placa de pie se descarga en flexión plantar a una velocidad rápida utilizando la fuerza reactiva del suelo para impulsar al usuario hacia adelante amplificando el empuje.
Aunque la descripción se ha descrito con referencia a varias realizaciones, los expertos en la técnica entenderán que pueden realizarse varios cambios y pueden sustituirse elementos de la misma por equivalentes sin apartarse del alcance de la descripción, Además, se pueden realizar muchas modificaciones para adaptar una situación o material particular a las enseñanzas de la descripción sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se pretende que la descripción no se limite a las realizaciones particulares descritas como el mejor modo contemplado para llevar a cabo esta descripción, sino que la descripción incluirá todas las realizaciones que entran dentro del alcance de las reivindicaciones anejas.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un miembro flexible para usar en conexión con o como una ortesis, una plantilla ortopédica o una ortosis de tobillo y pie, que comprende:
una estructura (1000; 10; 30; 58; 102; 152) que define (i) una región (14) de plataforma de dedo, (ii) una región (18) de almohadilla de arco longitudinal y (iii) una región (22) de talón y la estructura que define además (i) una superficie superior, (ii) una superficie inferior y (iii) un eje central; y
en donde la estructura incluye una pluralidad de capas (1002A, 1002B, 1002C) de fibra de diferentes longitudes,
en donde cada una de las capas de fibra incluye una pluralidad de fibras alineadas unidireccionalmente que están anguladas a entre aproximadamente 10° y 20° con respecto al eje central, de modo que la pluralidad de fibras alineadas unidireccionalmente están anguladas medial a lateralmente desde la región del talón hasta la región de la plataforma de dedo,
en donde la estructura está arqueada desde la región del talón hasta la región de la plataforma de dedo;
en donde la región de la plataforma de dedo define un aspecto medial distal y un aspecto lateral, y
en donde la estructura se tuerce de modo que el aspecto distal medial sea más bajo que el aspecto lateral de la región de la plataforma de dedo.
2. El miembro flexible según la reivindicación 1, en donde la pluralidad de fibras alineadas unidireccionalmente son fibras de carbono.
3. El miembro flexible según la reivindicación 1, en donde el miembro flexible está incorporado en una ortosis (100; 150; 200; 300) de tobillo y pie que incluye una placa (102; 152) de pie y una estructura (104; 154) de refuerzo, y en donde la estructura de refuerzo incluye una región (106; 156) de sujeción y un brazo (108; 158) de extensión intermedio que une la región (106; 156) de sujeción con respecto a la placa (102; 152) de pie.
4. El miembro flexible según la reivindicación 3, en donde la estructura de refuerzo está montada de manera desmontable con respecto a la placa de pie.
5. El miembro flexible según la reivindicación 1, en donde la estructura está configurada y dimensionada de manera que:
a. en ausencia de una fuerza aplicada a la superficie superior de la estructura y con la superficie inferior de la estructura apoyada sobre una superficie horizontal: (1) la superficie inferior de la región de la plataforma de dedo y la región del talón contactan con la superficie horizontal; y (ii) la estructura se arquea hacia arriba en la región de la almohadilla del arco longitudinal con respecto a la región de la plataforma de dedo y la región del talón, de manera que la superficie inferior de la región de la almohadilla del arco longitudinal se separa de la superficie horizontal, y
b. en respuesta a una fuerza que se aplica a la superficie superior de la estructura con la superficie inferior de la región de la plataforma de dedo y la región del talón en contacto con una superficie horizontal, la región de la almohadilla del arco longitudinal arqueada se flexiona hacia abajo en relación con la región de la almohadilla del dedo y la región del talón para cargar una primera fuerza de precarga en la estructura; y
c. en respuesta a que la región del talón posteriormente se mueva hacia arriba desde la superficie horizontal mientras se mantiene la región de la plataforma de dedo en contacto con la superficie horizontal: (i) la almohadilla del arco longitudinal arqueada se flexiona hacia arriba y la primera fuerza de precarga se libera para aplicar una fuerza propulsora a la superficie superior de la estructura; y (ii) la estructura se flexiona para definir un ángulo de flexión entre la región de la plataforma de dedo y la región de la almohadilla del arco longitudinal para cargar una segunda fuerza de precarga en la estructura; y
d. en respuesta a que la región de la plataforma de dedo posteriormente se mueva hacia arriba desde y fuera del contacto con la superficie horizontal, la estructura regresa desde su posición flexionada para eliminar el ángulo de flexión y la segunda fuerza de precarga se libera para aplicar una fuerza propulsora a la superficie superior de la estructura.
6. El miembro flexible según la reivindicación 3, en donde la placa de pie y la estructura de refuerzo definen de manera continua superficies internas y externas que se combinan para formar una estructura monolítica.
7. El miembro flexible según la reivindicación 3, en donde un espesor variable ininterrumpido está definido por la placa de pie y la estructura de refuerzo.
8. El miembro flexible según la reivindicación 3, en donde la estructura de refuerzo y al menos dos capas de fibra de la placa de pie están integradas de tal manera que las capas de fibra de la placa de pie están intercaladas con fibras asociadas con la estructura de refuerzo.
9. El miembro flexible según la reivindicación 1, que comprende además una estructura de talón asociada con la superficie inferior de la estructura en la región del talón.
10. El miembro flexible según la reivindicación 1, en donde la pluralidad de fibras alineadas unidireccionalmente que están anguladas entre aproximadamente 12° y 18° con respecto al eje central de manera que la pluralidad de fibras alineadas unidireccionalmente están anguladas medialmente desde la región del talón hasta la región de la plataforma de dedo.
11. El miembro flexible según la reivindicación 1, en donde la pluralidad de fibras alineadas unidireccionalmente que están anguladas a aproximadamente 15° con respecto al eje central de manera que la pluralidad de fibras alineadas unidireccionalmente están anguladas medialmente desde la región del talón hasta la región de la plataforma de dedo.
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