踝部支撑装置 本发明涉及一种有效的矫形装置，特别是一种踝部受伤之后使其稳定的踝部支撑装置。本踝部支撑装置改善了踝部的支撑情况，而且还具有背脊弯曲和足底弯曲运动所需的灵活性。
在现有技术中有各种各样的装置用来处理下肢损伤，如胫骨和腓骨骨折，踝部挫伤或踝关节扭伤。
这种装置的常见结构如美国US-4,280,409所述，该装置由一个带有底座蹬和一对侧壁组成的蹬形物，侧壁与基座相连。蹬形件的构造使患者的脚底适配于该件内。在侧壁的内侧装有可充气的垫或气袋，它们可充气到与患者下肢的侧面及中间部位相接触。该装置还有一些使侧壁和气袋环绕固定在患者腿部的紧固元件，这些紧固元件是可调节的，由此使踝部支撑装置的相同结构适用于不同的患者。
美国专利US-5,125,400，5,348,530，5,445,602及4,977,891中叙述了使用了与空气垫的相似的结构。美国专利US-4,964,402叙述的是用具有热性的凝胶垫代替空气袋的类似装置。美国专利US-5,329,705叙述的是一种矫形支撑装置，该装置包括一个带有气垫的内芯和一个泡沫材料外层。美国专利US-4,628,945叙述的是与上述美国专利US-4,280,489相似的可充气的踝部矫形支撑装置，它所使用的空气袋内装有弹性可压缩填充材料。美国专利US-5,370,133叙述地是一种聚氨基甲酸酯模压靴，它包括一个衬垫，垫子的类型与本发明所使用的，作为行走压缩垫的类型是一样的。
上述各种类型的踝部支撑装置均包括一个衬层，一个气垫或泡沫材料垫，或是气垫和泡沫材料的混合垫，但这些装置不能对踝部提供最佳的支撑。气垫和泡沫垫具有如下的特性，当患者穿上该装置时，它不能在患者踝部提供均匀的压力。这种气垫或泡沫垫具有记忆力，或趋向于恢复或回弹到它们在贴合踝部或下肢施加的压力之前的原始形状。
本发明提供一种改进的下肢或踝部支撑装置，它能够对患者的正常行走提供更好的支撑，因为本发明所使用的垫子材料不具有记忆力，没有回弹到初始状态的要求。本装置对于患者在正常行走时受脚底弯曲和背脊弯曲影响非常小。
本发明装置包括一对刚性或半刚性的壳体，壳体可以包含相当于人的踝部轮廓的凹槽。壳体可由任何半刚性材料制成，最好使用可模压的热塑性塑料，如聚丙为然，聚乙烯，尼龙，聚碳酸酯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。最佳材料是ABS三塑塑料树脂或聚丙烯。
半刚性壳体在其下部具有若干个开口，以便为固定可弯曲的材料提供一个机构，所述的可弯曲的材料穿过两相对壳体，并为本装置提供镫形件。美国专利US-4,964,402叙述了这类开口。另外，装置的上部有其它的开口，供紧固件穿过，用于绑紧裹在下肢或小腿上的装置。优选的紧固件是带，它可以是纤维带，在带的端头具有通常用于把这些装置固定在患者腿部的Vel cro形的钩和圈的固定装置。
本发明所使用的软垫结构包含一个含由球形颗粒和润滑剂构成的复合材料的软垫。软垫固定到壳体的内侧并与人体接触，且是通过焊接或粘合或尼龙搭扣固定在壳体的内侧。软垫本身是由聚氨基甲酸酯叠合到涂复的尼龙纤维上构成的。聚氨基甲酸酯材料可以通过高频焊接方法焊接在刚性支撑上的结构，涂覆尼龙纤维使患者踝部有一个舒适的接触表面。软垫可以按照图形焊接部分的软垫成形，以便对病人的踝部提供一个自然的凹槽。另外，焊接将控制在要求控制的特定位置的软垫的量，例如，软垫的顶部。
如上所述，软垫本身是球形颗粒和润滑剂组成的复合材料，这种材料在美国专利US-5,421,874中已有说明，这里作为参考文献引入。球形颗粒可以是球形的，椭圆球形的，卵形的，也可以是多边形的，如八边形。球形颗粒可以是中空的，也可以是实心的，如果是中空的，其中可填充气体或液体。球形颗粒最好是用塑料外壁，其中填充气体，它的直径应小于2000微米，最佳范围是10到200微米。润滑剂可选用下列的任何一种，如油，润滑脂，硅酮基润滑剂，植物基润滑剂，石油基润滑剂，矿物基润滑剂，水基润滑剂，合成物润滑剂，去离子水的混合物，丙烯甘醇，异丙基肾上腺素，聚乙烯氧化物以及甲基硝苯硫磷酯。润滑剂在华氏0度到120度之间应是稳定的，它应能有助于球形颗粒的低摩擦力，摩擦滑动和滚动接触。以便于球形颗粒流动。复合材料的比重大约为0.2至0.5。
本发明软垫或衬垫的材料的显著特征在于它没有记忆力，一旦变形，它将保持这个形状，直到附加的力作用在它上面。因此，在使用踝部支撑装置，一旦踝部支撑装置固定好和去除所施加的压力，材料将与患者的人体一致，衬垫的材料不会回弹，当使用支撑装置时，支撑装置将按人体的位置支撑患者的身体。和使用气垫或可变形泡沫材料垫作为衬垫的踝部支撑装置相比，这种踝部支撑装置对患者提供有更明显更好的支撑。
除出微球形颗粒复合垫用在踝部支撑装置外，还可作为其它矫形装置的衬垫，用在其它人体骨头凸出的地方。例如，鞋垫，枕垫，脖套，胶带垫，石膏垫，治疗挤压球以及其它支撑装置的衬垫。
图1是本发明的支撑装置施加到患者腿上的侧视图。
图2是本发明的支撑装置的透视图。
图3是在本发明的支撑装置中使用的衬垫的部分剖视图。
图4是按图3箭头方向所示的图3的衬垫的局部剖视图。
图5表示的是判断踝部支撑装置的衬垫之间受力分布的测试装置。
图6至图10是比较作用在空气垫和在本发明支撑装置中所使用的衬垫的负载分布的图表。
参照图1，本发明的踝部支撑装置10包括刚性侧壁壳体11和衬垫12，衬垫通过紧固带13固定在人的下肢的每一侧上。壳体通过一个蹬形件14连在一起，蹬形件通过粘合剂或图2所示的尼龙搭扣15固定在壳体上。当患者穿上支撑装置，蹬形件在他的脚后跟底下。
壳体11由刚性或半刚性材料制成，最好使用热塑性塑料，因为它易于模压成所希望的形状。所使用的这种塑料包括聚丙烯，聚乙烯，尼龙，聚碳酸酯，优选的是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂。蹬形件14的材料可以是尼龙带，它穿过壳体11上的开口16和17，通过粘合剂或尼龙搭扣15固定在壳体上。本发明的踝部支撑装置的衬垫12是用球形颗粒和润滑剂充填的薄垫子。这种材料在美国专利US-5,421,874中有详细说明。这种材料可以从犹他州盐湖城的Tek Source买到。这种材料的优点是没有记忆力，它对踝部的支撑比任何一种具有记忆力的气垫或泡沫材料垫都好。衬垫中的球形颗粒仅仅在剪切力的作用下进行流动，因此它能保持其形状和对患者的支撑，直到支撑装置被调节或被去除。如图3。图4所示的衬垫，它包括含球形颗粒19聚氨基甲酸酯膜18，而所说的球形颗粒被润滑剂20所包围。软垫或衬垫12的外表面是涂复的尼龙纤维21，它使穿戴者感到很舒适。衬垫12可在不同部位22处焊接，以便使泡沫材料保持在特定部位，和提供某种衬垫结构的形状。
紧固带13通常由一定长度的尼龙带24构成，它的端头设有尼龙搭扣的钩状结构25和环套状结构26，环套以不同的长度覆盖在尼龙带上，以利于调节紧固带使之适合不同尺寸腿部的患者。紧固带13的一端设有扣环27。带子一端28穿过扣环，然后返回使钩状结构25粘合在环套结构26上，使紧固带固定在病人身上就位。本发明所使用的衬垫或软垫比现有技术的空气垫或泡沫垫有显著改进，因为当支撑装置固定到患者身上支撑患者的踝部时，它改善了力的分布。垫子的受力分布特点可以通过图5所示的装置测试出来。该装置由两个刚性平板30、31组成，需要测试的垫子32放在两平板之间。上平板的底面安装了一小段管子，例如聚氯乙烯管33。一个大约2.664千克的砝码放置在上平板的顶部的PVC管的上方、下平板的上方放置一9800型传感元件，它可用TEKSCANISCAN1软件记录数据。测试垫子所使用的传感器是3英寸乘以8英寸。加上力后，把20秒内的数据平均一下，作为每次的数据。在下面的试验中，距离″A″是变化的，它表示随PVC管位置变化的压力变化。这反映了踝部相对于垫子的不同位置。在这个试验中，下平板表示踝部支撑装置，上平板和PVC管表示患者的踝部，PVC管表示踝部。力的分布情况是显然的，因为必须在踝部支撑上加足够的力，不好的分布力将导致高压区域，它会造成疼痛。
本发明对不同样品多次进行试验，在每次试验时所使用的衬垫的样品为标记为FLOAMTM和取自AIRCASTTM踝部支撑装置的气垫。支撑垫放置在传感器带负载单元顶部上的下平板表面上，然后把带有PVC管的上平板表面与垫子接触，把大约2.664千克的重物放在PVC管的上方。重物在该位置保持大约20秒钟，记录下力的分布数据，如图6-10所示。图表给出了每组支撑装置FLOAMTM垫和AIRCASTTM气垫的数据。从图表可以很清楚地看出，FLOAMTM的分布力比气垫要均匀得多。下面的数据表是图中所示数据点的标准偏差，且标准偏差的差异以百分率计算并记录。气垫样品的标准偏差被认为要比本发明支撑装置的FLOAMTM垫大得多。这表明气垫分布的力不如FLOAMTM垫那么好。
数据点的标准偏差
样品 FLOAMTM垫 AIRCAST气垫 偏差比较值
1 0.0086 0.0128 149％
2 0.0064 0.0134 208％
3 0.0079 0.0191 240％
4 0.0064 0.0119 185％
5 0.0091 0.0134 147％
使用本发明垫子使力的分布更加均匀的优点在于对患者下肢的支撑明显地改善，因为垫子所施加的力是更加均匀地施加在患者腿部的。