ES2733604T3

ES2733604T3 - Prótesis u ortesis

Info

Publication number: ES2733604T3
Application number: ES15156056T
Authority: ES
Inventors: Dirk Lefeber
Original assignee: Vrije Universiteit Brussel VUB
Current assignee: Vrije Universiteit Brussel VUB
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2019-12-02
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: DK2480174T3; EP2913031B1; CA2774699C; US20120185052A1; EP2480174B1; EP2913031A1; CA2774699A1; WO2011033492A1; ES2548574T3; WO2011033341A1; US10080673B2; EP2480174A1

Abstract

Prótesis u ortesis (1) para una articulación de tobillo (39) o de rodilla humana que comprende un primer cuerpo (2), un segundo cuerpo (3) y una conexión articulada (4) entre dichos cuerpos (2, 3), donde la conexión articulada permite la rotación de dichos cuerpos (2, 3) uno con respecto al otro, un primer elemento elástico (30, 52) y un segundo elemento elástico (59) montado entre los cuerpos (2, 3), caracterizada por el hecho de que la prótesis u ortesis (1) comprende un mecanismo de conversión (22) que comprende un tercer cuerpo (34, 47) dispuesto de forma móvil con respecto al primer cuerpo (2), el primer elemento elástico (30, 52) dispuesto entre el tercer cuerpo ( 34, 47) y el segundo cuerpo (3), el mecanismo de conversión (22) adaptado para convertir un cambio angular entre el primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) en un cambio de carga sobre el primer elemento elástico (30, 52), el segundo elemento elástico (59) dispuesto entre el tercer cuerpo (34, 47) y el primer cuerpo (2) y la prótesis u ortesis (1) que comprende además un mecanismo de bloqueo (50), que está configurado para evitar un desplazamiento o rotación del tercer cuerpo (34, 47) con respecto al primer cuerpo (2), de tal manera que, en una fase del ciclo de la marcha en la que el tercer cuerpo (34, 47) todavía se mantiene bloqueado en el primer cuerpo (2) mediante el mecanismo de bloqueo (50), un cambio angular entre el primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) se convierte en un cambio de carga sobre el primer elemento elástico (30, 52) con un primer índice de conversión que solo se define por las características del primer elemento elástico (30, 52), mientras que, en una fase del ciclo de la marcha, el tercer cuerpo (34, 47) se desbloquea del primer cuerpo (2) mediante el desbloqueo del mecanismo de bloqueo (50), un cambio angular entre el primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) se convierte en un cambio de carga sobre el primer elemento elástico (30, 52) con una segunda relación de conversión que se define por la rigidez total del sistema elástico formado por el primer elemento elástico (30, 52) y el segundo elemento elástico (59) puestos en serie.

Description

DESCRIPCIÓN

Prótesis u ortesis

[0001] La presente invención se refiere a una prótesis u ortesis.

[0002] Dicha prótesis u ortesis se puede usar, por ejemplo, para reemplazar o dar soporte a una articulación de tobillo o cualquier otra articulación del cuerpo humano, o incluso puede usarse como articulación para un robot.

[0003] Existen muchos tipos de prótesis u ortesis, que se pueden subdividir en algunas categorías en función, por ejemplo, de los siguientes criterios.

[0004] Un primer criterio es observar si la prótesis es rígida o flexible.

[0005] Las prótesis y órtesis existentes que son rígidas tienen la desventaja de no ser apreciadas por los usuarios, ya que su comportamiento rígido reduce mucho la comodidad al caminar.

[0006] Un segundo criterio es verificar si la prótesis u ortesis está provista de medios de accionamiento activos, como por ejemplo un actuador eléctrico, o, por el contrario, solo está equipada con elementos pasivos, como por ejemplo un resorte de torsión, una suspensión de ballesta, una barra elástica, un amortiguador, un sistema hidráulico, etc...

[0007] Las prótesis y órtesis existentes del tipo activo proporcionan a menudo una comodidad relativamente buena para el usuario.

[0008] No obstante, sus medios de accionamiento activos requieren un suministro de energía, por ejemplo en forma de batería, lo que hace que a menudo la prótesis u ortesis sea bastante pesada.

[0009] Otras desventajas de este tipo activo de prótesis u ortesis son su limitado tiempo de funcionamiento debido a la descarga de la batería y los altos costos relacionados con su producción.

[0010] Con el fin de evitar dichos inconvenientes de las prótesis u ortesis mencionadas anteriormente de tipo rígido y/o activo, la presente invención se refiere a una prótesis u ortesis de tipo flexible que, en primera instancia, tiene solo elementos de accionamiento pasivos.

[0011] Más en particular, la presente invención se refiere a una prótesis u ortesis que comprende un primer cuerpo, un segundo cuerpo y una conexión articulada entre dichos cuerpos, conexión que permite articular la rotación de dichos cuerpos uno respecto a otro.

[0012] De este modo, hay un elemento elástico montado entre dichos cuerpos que está destinado a ejercer una fuerza de momento sobre los cuerpos de tal manera que la fuerza de momento tiende a devolver los cuerpos a una posición de equilibrio uno respecto a otro, posición en la que los medios de resorte no ejercen dicha fuerza de momento entre los cuerpos.

[0013] Dichas prótesis u ortesis de tipo flexible y pasivo ya existen, pero su principal desventaja es que su comportamiento mecánico es muy diferente del comportamiento de una articulación del cuerpo humano, en particular del comportamiento de una articulación de tobillo o rodilla humana.

[0014] En las prótesis u ortesis existentes de tipo flexible y pasivo, durante un cambio en la posición angular entre el primer cuerpo y el segundo cuerpo fuera de la posición de equilibrio, la energía se acumula en el elemento elástico.

[0015] Cuando el primer cuerpo y el segundo cuerpo regresan a sus posiciones angulares originales, dicha energía acumulada en el elemento elástico simplemente se libera de nuevo.

[0016] En una articulación de tobillo de un cuerpo humano, el comportamiento es completamente diferente.

[0017] En realidad, el problema con dichas prótesis u ortesis existentes de tipo pasivo y flexible 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 cambia durante el ciclo normal de la marcha, como se explicará más adelante en el texto.

[0018] Además, en las prótesis u ortesis existentes de tipo pasivo y flexible, también la posición de equilibrio definida por una posición angular entre los cuerpos, en cuya posición el elemento elástico no ejerce ninguna fuerza de momento sobre los cuerpos, permanece sin modificaciones durante la rotación hacia delante o hacia atrás de los cuerpos relativamente entre sí.

[0019] Por el contrario, en un tobillo de un cuerpo humano real, dicha posición de equilibrio parece cambiar durante el ciclo de la marcha.

[0020] Por estas razones, la energía acumulada en el elemento elástico de dichas prótesis existentes se libera en otro momento durante el ciclo de la marcha y a una velocidad mayor y, por lo tanto, en un rango angular más corto, en comparación con el funcionamiento de una articulación del tobillo de un cuerpo humano.

[0021] En consecuencia, durante la fase de despegue del ciclo de la marcha, es decir, cuando los dedos se despegan del suelo, en la llamada fase de flexión plantar, las prótesis existentes liberan la energía almacenada en un rango angular demasiado corto y de manera en cierta medida intensa o desequilibrada. Después de que los miembros hayan girado dicho rango angular más corto, no queda energía disponible para una mayor flexión plantar, de modo que hay menos energía disponible para acelerar el cuerpo humano.

[0022] Esta es una razón importante para la incomodidad que siente el usuario de una prótesis u ortesis de tipo pasivo mencionada anteriormente.

[0023] El documento WO 2008/048658 describe una prótesis que utiliza dos sistemas elásticos. Sin embargo, la prótesis propuesta todavía tiene algunos inconvenientes, principalmente debido a la configuración particular propuesta.

[0024] Los documentos WO 98/53769, US 3551914, US 5314499 y EP 2087859 también revelan algunas prótesis que proporcionan diferentes tipos de soluciones a problemas que a veces también se consideran en el presente documento. Los documentos son interesantes como lectura de antecedentes técnicos para comprender mejor la tecnología disponible.

[0025] Asimismo, WO 2008/048658 describe un dispositivo protésico en el que se establece un punto de equilibrio en cada paso.

[0026] La presente invención tiene como objetivo una prótesis u ortesis que no posea una o más de las desventajas anteriores y posiblemente también otras desventajas.

[0027] En particular, un objetivo de la presente invención es proporcionar una prótesis u ortesis que tenga un comportamiento mecánico más cercano al comportamiento mecánico de una articulación del cuerpo humano que las prótesis y órtesis existentes y que sea más eficiente energéticamente que las prótesis y ortesis existentes.

[0028] Para este propósito, la invención se refiere a una prótesis u ortesis para una articulación humana de tobillo o rodilla que comprende un primer cuerpo, un segundo cuerpo y una conexión articulada entre dichos cuerpos, conexión que permite articular la rotación de dichos cuerpos entre sí, un primer elemento elástico y un segundo elemento elástico montado entre los cuerpos, comprendiendo la prótesis u ortesis un mecanismo de conversión que comprende un tercer cuerpo dispuesto de manera móvil con respecto al primer cuerpo, el primer elemento elástico dispuesto entre el tercer cuerpo y el segundo cuerpo, el mecanismo de conversión adaptado para convertir un cambio angular entre el primer cuerpo y el segundo cuerpo en un cambio de carga sobre el primer elemento elástico, el segundo elemento elástico dispuesto entre el tercer cuerpo y el primer cuerpo y la prótesis u ortesis comprendiendo además un mecanismo de bloqueo, que está configurado para evitar un desplazamiento o rotación del tercer cuerpo con respecto al primer cuerpo, de tal manera que, en una fase del ciclo de la marcha en la que el tercer cuerpo aún se mantiene bloqueado en el primer cuerpo por medio del mecanismo de bloqueo, un cambio angular entre el primer cuerpo y el segundo cuerpo se convierte en un cambio de carga sobre el primer elemento elástico con una primera relación de conversión que solo se define por las características del primer elemento elástico, mientras que, en una fase del ciclo de la marcha en la que el tercer cuerpo se desbloquea del primer cuerpo al desbloquear el mecanismo de bloqueo, un cambio angular entre el primer cuerpo y el segundo cuerpo se convierte en un cambio de carga sobre el primer elemento elástico con una segunda relación de conversión definida por la rigidez total del sistema elástico formado por el primer elemento elástico y el segundo elemento elástico puestos en serie.

[0029] Una primera característica importante de una prótesis u ortesis según la presente invención es que un cambio angular entre el primer cuerpo y el segundo cuerpo no se transfiere directamente al elemento elástico.

[0030] De esa manera, un cambio angular entre el primer cuerpo y el segundo cuerpo, que se indicará más adelante en el texto como el cambio angular de entrada, se puede amplificar o debilitar con una relación determinada antes de que se suministre al elemento elástico y sin la necesidad de una fuente de alimentación activa adicional.

[0031] La conversión resulta en un cambio en la salida, preferiblemente en un cambio angular de salida que se aplica entre el segundo cuerpo y el tercer cuerpo para estirar o comprimir el elemento elástico montado entre dicho segundo cuerpo y dicho tercer cuerpo.

[0032] La relación de conversión se define como la amplitud del cambio en la salida del mecanismo de conversión dividida por el cambio angular de entrada entre el primer cuerpo y el segundo cuerpo en la entrada del mecanismo de conversión.

[0033] De este modo, el cambio en la salida es preferiblemente dicho cambio angular de salida entre el tercer y segundo cuerpo, pero no necesariamente.

[0034] Además, se presupone que, en primera instancia, la rigidez del elemento elástico permanece sin modificar.

[0035] Esto significa que el mismo cambio angular de entrada resulta en un gran cambio de carga de salida sobre el elemento elástico si la relación de conversión es alta, mientras que el cambio de carga de salida resultante sobre el elemento elástico es reducido cuando la relación de conversión es baja.

[0036] Por lo tanto, el cambio de carga sobre el elemento elástico que percibe un usuario al girar el primer y el segundo cuerpo uno con respecto a otro depende de la relación de conversión.

[0037] El sistema elástico montado entre el primer y el segundo cuerpo tiene una rigidez que puede ajustarse independientemente de la rigidez de su elemento elástico al elegir la relación de conversión adecuada.

[0038] De lo anterior se entiende que, con una prótesis o una ortesis de acuerdo con la presente invención, la rigidez de la articulación se puede cambiar durante el ciclo de la marcha, lo cual es un requisito que debe cumplirse para obtener una articulación con un comportamiento similar al del cuerpo humano.

[0039] Otra consecuencia es que, al cambiar dicha relación de conversión durante el ciclo de la marcha, la posición angular en la que el primer cuerpo y el segundo cuerpo están en una posición de equilibrio no permanece fija necesariamente.

[0040] De hecho, una posición de equilibrio entre el primer cuerpo y el segundo cuerpo es una posición angular en la que el elemento elástico no ejerce ninguna fuerza de momento sobre dichos cuerpos.

[0041] Por lo tanto, suponiendo que la posición angular entre el primer cuerpo y el segundo cuerpo se cambie a partir de tal posición de equilibrio, mientras que se aplica una primera relación de conversión, esto resultaría en un primer cambio de carga sobre el elemento elástico.

[0042] Cuando el primer cuerpo y el segundo cuerpo vuelven de nuevo a su posición angular inicial, mientras se aplica una segunda relación de conversión, esto resultará en un segundo cambio de carga sobre el elemento elástico que no es simplemente lo contrario al primer cambio de carga sobre el elemento elástico.

[0043] Por lo tanto, cuando el primer cuerpo y el segundo cuerpo están de nuevo en su posición angular inicial, esta por lo general ya no es una posición angular en la que el elemento elástico no ejerce ninguna fuerza de momento, por lo que la posición angular inicial ya no es una posición de equilibrio.

[0044] Un caso interesante es aquel en el que el índice de conversión se establece en cero.

[0045] En ese caso, cualquiera que sea el cambio angular de entrada que se aplique, no habrá ningún cambio en la salida y, por lo tanto, no se realizará un cambio de carga sobre el elemento elástico, de modo que la posición de equilibrio se establece libremente.

[0046] De lo anterior queda claro que, con una prótesis u ortesis de acuerdo con la presente invención, la rigidez de la articulación, así como la posición de equilibrio de la articulación, se pueden ajustar fácilmente sin la necesidad de energía externa adicional.

[0047] Esto significa que dicha prótesis u ortesis es muy adecuada para imitar el comportamiento de las articulaciones humanas, por ejemplo, la articulación del tobillo humano.

[0048] De acuerdo con una forma de realización preferida de una prótesis u ortesis de acuerdo con la presente invención, el primer cuerpo y el segundo cuerpo están acoplados por un extremo entre sí por medio de la conexión articulada, y la parte restante de los cuerpos se extiende sustancialmente en un único sentido a partir de la conexión articulada.

[0049] De esa manera, la configuración física de la prótesis u ortesis se asemeja a las articulaciones del cuerpo humano o incluso a las articulaciones de los robots.

[0050] De hecho, por ejemplo, en una articulación de tobillo humano, el pie y la parte inferior de la pierna están acoplados en el tobillo por su único extremo, mientras que el resto del pie y la parte inferior de la pierna se extienden sustancialmente solo en una dirección a partir de la articulación del tobillo.

[0051] La misma configuración física existe, por ejemplo, en una rodilla o en un codo.

[0052] Como alternativa, se puede proporcionar una prótesis o una ortesis de acuerdo con la presente invención con medios de acoplamiento para conectar a ella este tipo de cuerpos, que se extienden sustancialmente en un único sentido.

[0053] Según otra forma de realización preferida de una prótesis u ortesis de acuerdo con la presente invención, durante una rotación relativa del primer cuerpo y el segundo cuerpo en un primer sentido, la relación de conversión mencionada anteriormente es diferente de la relación producida durante una rotación relativa del primer cuerpo y el segundo cuerpo en el sentido opuesto.

[0054] Dicha prótesis u ortesis de acuerdo con dicha forma de realización es particularmente interesante, ya que de ese modo la rigidez de la articulación es diferente cuando el primer cuerpo y el segundo cuerpo rotan en un primer sentido, en comparación con la rigidez cuando la rotación es en dicho sentido opuesto.

[0055] Una característica similar está presente en la articulación del tobillo del cuerpo humano, ya que durante el ciclo de la marcha la rigidez de la articulación del tobillo del cuerpo humano parece ser diferente cuando el pie gira hacia la parte inferior de la pierna, es decir, durante la llamada flexión dorsal, en comparación a la rigidez cuando el pie gira en el sentido opuesto, es decir, durante la llamada flexión plantar.

[0056] De acuerdo con una forma de realización aún más preferida, la relación de conversión se modifica para que sea más alta, durante una rotación relativa del primer cuerpo y el segundo cuerpo en un primer sentido correspondiente a la fase de flexión dorsal del ciclo de la marcha en la que el ángulo más pequeño entre las partes del cuerpo que se extienden mencionadas anteriormente se reduce, que durante una rotación relativa del primer cuerpo y el segundo cuerpo en el sentido opuesto correspondiente a la fase de flexión plantar del ciclo de la marcha, en la que se incrementa el ángulo más pequeño entre dichas partes del cuerpo que se extienden.

[0057] Con esta forma de realización de una prótesis o una ortesis según la invención, la articulación del tobillo humano se imita con mayor exactitud.

[0058] De hecho, la articulación del tobillo humano parece tener una rigidez cambiante durante el ciclo de la marcha que es tal que, cuando la parte inferior de la pierna y el pie se mueven uno hacia el otro, la rigidez es mayor que en el sentido opuesto.

[0059] Con la intención de mostrar mejor las características de la invención, a continuación, como ejemplo sin ningún carácter restrictivo, se describe una forma preferida de realización de una prótesis según la presente invención, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

las figuras 1 y 2 representan una forma de realización preferida según la invención, respectivamente en una vista en perspectiva y en una vista lateral;

la figura 3 representa una vista en perspectiva de una prótesis según la presente invención, en la que algunas partes se han dejado fuera para mostrar mejor el mecanismo interno;

la figura 4 ilustra las cuatro fases diferentes durante el ciclo de la marcha normal;

la figura 5 representa un gráfico en el que la fuerza de momento, experimentada en la articulación del tobillo humano durante el ciclo de la marcha, se establece contra el cambio angular entre la pierna y el pie;

las figuras 6 y 7 representan gráficos en los que se repite la misma curva de la figura 5 y se compara con la curva correspondiente, respectivamente, de una prótesis conocida de tipo pasivo y una prótesis según la invención; las figuras 8 a 10 ilustran esquemáticamente el funcionamiento de la prótesis de las figuras 1 a 3 durante la fase de oscilación I del ciclo de la marcha, respectivamente al inicio, durante y al final de dicha fase I;

las figuras 11 a 13, las figuras 14 a 16 y las figuras 17 a 19 ilustran de manera similar a las figuras 8 a 10 las fases II, III y IV del ciclo de la marcha;

la figura 20 representa de manera esquemática otra forma de realización de una prótesis de acuerdo con la invención;

las figuras 21 a 25 ilustran la prótesis de la figura 20 durante etapas sucesivas del ciclo de la marcha;

la figura 26 representa una posible versión más realista de la forma de realización ilustrada esquemáticamente en la figura 20;

la figura 27 representa de manera esquemática otra forma de realización más de una prótesis de acuerdo con la invención;

las figuras 28 a 32 ilustran la prótesis de la figura 27 durante etapas sucesivas del ciclo de la marcha; y, las figuras 33 y 34 representan esquemáticamente otras formas de realización más de una prótesis de acuerdo con la invención.

[0060] La prótesis 1 según la presente invención representada en las figuras 1,2 y 3 está destinada a sustituir un tobillo de un cuerpo humano.

[0061] Comprende un primer cuerpo 2, un segundo cuerpo 3 y una conexión articulada 4 entre dichos cuerpos 2 y 3.

[0062] La conexión articulada 4 permite la rotación del primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3 uno respecto al otro alrededor de un eje AA'.

[0063] En este caso, el primer cuerpo 2 está destinado a estar conectado a la parte inferior de la pierna de una persona.

[0064] Para ese fin, tiene una forma más o menos alargada que está conectada por su extremo 5 por medio de la conexión articulada 4 al segundo cuerpo 3, mientras que la parte restante 6 del primer cuerpo 2 se extiende sustancialmente en un sentido en la dirección BB', que es perpendicular al eje AA' de la conexión articulada 4.

[0065] De este modo, el extremo más alejado 7 de la parte restante 5 del primer cuerpo 2 se conforma en algunas secciones cilindricas 8 en forma de tubo, en este caso tres secciones 8, que están alineadas con dicha dirección BB' y que tienen un diámetro D decreciente al aproximarse al extremo más alejado 7.

[0066] El segundo cuerpo 3 está destinado a cumplir el papel de un pie y, por esa razón, se realiza más o menos con forma de pie.

[0067] En particular, el segundo cuerpo 3 consiste principalmente en una placa o lámina alargada plana 9, que es más o menos rectangular y que en realidad forma la planta de la forma de pie.

[0068] Dicha placa 9 está provista en sus dos extremos longitudinales 10 y 11 de un pequeño soporte, respectivamente un soporte de talón 12 y un soporte de dedos 13.

[0069] Además, la planta 9 está rodeada por paredes laterales 14 que se extienden en planos perpendiculares a la planta 9 en ambos bordes laterales longitudinales opuestos de la planta 9.

[0070] Las paredes laterales 14 están conectadas entre si, en particular por una pared lateral transversal adicional 15 en el borde lateral 16 del talón y por una pieza de conexión 17 en el extremo 11 de la planta 9.

[0071] Las paredes laterales 14 están provistas cada una, cerca de su extremo del talón 10, de una orejeta 18, donde las orejetas 18 son paralelas entre si y están desplazadas ligeramente hacia dentro desde el plano de la pared lateral 14.

[0072] El extremo 5 del primer cuerpo 2 se introduce entre dichas orejetas 18 provistas en el segundo cuerpo 3.

[0073] La conexión articulada 4 está realizada en este caso mediante un eje 19 que está montado de manera giratoria en el segundo cuerpo 3 por medio de rodamientos de rodillos 20.

[0074] Para ello, las orejetas 18 están provistas de un orificio 21 en el que se proporcionan los rodamientos 20.

[0075] El eje 19 está montado de manera fija con respecto al primer cuerpo 2, de modo que los cuerpos 2 y 3 pueden girar uno con respecto al otro.

[0076] De acuerdo con la invención, la prótesis 1 comprende un mecanismo de conversión mecánica pasivo 22.

[0077] En la forma de realización representada en las figuras 1 a 3, dicho mecanismo de conversión 22 consiste en un sistema de engranajes planetarios, que tiene una corona 23, un engranaje central 24 y, en este caso, tres ruedas satélites 25 que interactúan con la corona 23, así como con el engranaje central 24, pero que no están representadas en las figuras.

[0078] Las ruedas satélites 25 están montadas en ejes planetarios 26 (de los cuales un ejemplo se representa en la figura 3) y pueden girar alrededor de su eje de engranaje planetario CC', donde dichos ejes CC' están posicionados en posiciones fijas en un portasatélites 27.

[0079] En este caso, el portasatélites 27 es de tipo jaula con dos paredes laterales 28, estando los engranajes del sistema planetario posicionados entre dichas paredes laterales 28.

[0080] Los ejes planetarios 26 están conectados de manera fija a las ruedas satélites 25 y están apoyados en sus dos extremos en las paredes laterales 28 del portasatélites 27 por medio de los rodamientos planetarios 29.

[0081] La corona 23 y el soporte planetario 27 pueden girar alrededor de un eje común, que en este caso es la conexión articulada 4 que forma el eje 19.

[0082] Los detalles del montaje giratorio de dichas partes del sistema de engranajes planetarios alrededor del eje común 19 no son visibles en las figuras, pero se conocen según el estado actual de la técnica.

[0083] El engranaje central 24 está montado de forma giratoria en dicho eje 19 por medio de un rodamiento o rodamientos no representados en las figuras. El propio eje 19 está montado de manera giratoria en el segundo cuerpo 3 por medio de los rodamientos 20 y está conectado de manera fija al primer cuerpo 2, como se explica.

[0084] De acuerdo con el estado de la técnica, también se conocen muchas otras formas de ensamblar un sistema planetario de este tipo y está claro que tales otras formas de realización no están excluidas de la presente invención.

[0085] Además, la prótesis 1 está provista de medios para montar un elemento elástico 30 en la prótesis 1 que está destinado a ejercer fuerzas de momento durante la rotación del primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3 alrededor del eje 19.

[0086] En la forma de realización representada en las figuras 1 a 3, dichos medios consisten en ruedas 31 sobre las cuales se guían cables de extensión o similares conectados, por ejemplo, a un resorte de tensión helicoidal.

[0087] Ni el elemento elástico 30 en sí, ni dichos cables de extensión se muestran en las figuras 1 a 3.

[0088] Por un lado, un par de dichas ruedas 31 está montado en ambos extremos de un pequeño eje 32, que está ubicado en la pieza de conexión 17 en el extremo 11 del dedo del pie del segundo cuerpo 3 y que es paralelo al eje 19 de la conexión articulada 4.

[0089] Por otro lado, un par similar de ruedas 31 a la misma distancia entre sí está montado en ambos extremos de un pequeño eje 33, que también es paralelo al eje 19.

[0090] Dicho pequeño eje 33 se extiende a ambos lados de una palanca 34 que forma parte del engranaje central 24 y que se extiende en dirección radial desde el centro de dicho engranaje central 24.

[0091] En los términos de la reivindicación 1, el engranaje central 24 con su brazo de palanca 34 corresponde en esta forma de realización al tercer cuerpo 24, que forma parte del mecanismo de conversión mecánica 22, dicho tercer cuerpo 24 dispuesto de manera móvil con respecto al primer cuerpo 2, y el elemento elástico 30, más particularmente dispuesto entre el tercer cuerpo 24 y el segundo cuerpo 3.

[0092] Además, queda claro que el mecanismo de conversión mecánica 22 está configurado para convertir un cambio angular entre el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3, en adelante denominado cambio angular de entrada del mecanismo de conversión 22, en un cambio de carga sobre el elemento elástico 30.

[0093] De este modo, el cambio angular de entrada se convierte en un cambio angular de salida, que se define como el cambio angular entre el tercer cuerpo 24 y el segundo cuerpo 3.

[0094] En la forma de realización representada, existe una conexión permanente entre el mecanismo de conversión 22 formado por el sistema planetario y el primer cuerpo 2, ya que el portasatélites 27 está conectado permanentemente de manera fija al primer cuerpo 2.

[0095] Está claro que esto es solo un ejemplo de cómo se pueden hacer las cosas para obtener una prótesis 1 que tenga un comportamiento que se parezca más a una articulación de tobillo humana que el de las prótesis existentes.

[0096] En otras formas de realización, cualquier rueda de engranaje del sistema planetario se puede elegir para que esté conectada de manera permanente o temporal con cualquiera del primer cuerpo 2, el segundo cuerpo 3 o el tercer cuerpo 24.

[0097] De acuerdo con otras formas de realización más de prótesis u ortesis de acuerdo con la invención, cualquiera del primer cuerpo 2, el segundo cuerpo 3 o el tercer cuerpo 24 puede incluso formarse integralmente con una rueda dentada del sistema planetario.

[0098] Otra característica importante de una prótesis 1 de acuerdo con la presente invención es que comprende medios de adaptación de relación que interactúan con el mecanismo de conversión mecánica 22, medios de adaptación de relación que están configurados para modificar la relación de conversión mediante la cual se lleva a cabo el cambio de carga sobre el elemento elástico 30.

[0099] En la forma de realización representada, dichos medios de adaptación de relación consisten en un mecanismo de bloqueo para bloquear y desbloquear engranajes o partes del mecanismo de conversión 22 entre sí o con respecto a los cuerpos.

[0100] En particular, los medios de adaptación de relación comprenden dos trinquetes, respectivamente un primer trinquete 35 y un segundo trinquete 36.

[0101] El primer trinquete está montado de manera giratoria alrededor de un eje en el extremo del talón 10 del segundo cuerpo 3, para bloquear y desbloquear la corona 23 con respecto a dicho segundo cuerpo 3.

[0102] El segundo trinquete 36 está montado de manera giratoria alrededor de un eje, que se extiende entre las paredes laterales 28 del portasatélites y está situado en la parte superior del engranaje central 24.

[0103] Dicho segundo trinquete 36 está destinado a bloquear y desbloquear el engranaje central 24 y el primer cuerpo 2 entre sí.

[0104] En el caso representado, el bloqueo y desbloqueo de dicho segundo trinquete 36 se activa mediante un motor o un actuador eléctrico 37, pero está claro que los trinquetes no requieren necesariamente dicho actuador.

[0105] La energía requerida para tal manipulación es muy pequeña en comparación con la energía requerida en prótesis u ortesis de tipo activo conocidas, como se describe en la introducción.

[0106] La ventaja más importante de una prótesis 1 según la invención es que es adecuada para imitar el comportamiento natural de una articulación humana, en particular una articulación de tobillo, como se explicará ahora.

[0107] En primer lugar, es importante comprender que el ciclo de la marcha normal de una persona se puede dividir en 4 fases diferentes, que se ilustran en la figura 4.

[0108] De izquierda a derecha en la figura 4, hay una primera fase I que va desde el impacto del talón hasta que el pie 38 está completamente en el suelo. Durante dicha fase I, la articulación del tobillo 39 ejerce realmente un par de fuerzas M entre el pie 38 y la parte inferior de la pierna 40 para evitar que el pie caiga al suelo.

[0109] La energía para ejercer dicho par de fuerzas M es suministrada por la persona que camina y el par de fuerzas M se dirige en un sentido que se dificulta un aumento del ángulo entre el pie 38 y la parte inferior de la pierna 40.

[0110] La siguiente fase II es la llamada fase de flexión dorsal II, durante la cual la parte inferior de la pierna 40 se mueve hacia delante, es decir, la parte inferior de la pierna 40 se gira hacia el pie 38 que todavía está en el suelo.

[0111] Durante esta fase II, la persona que camina suministra de nuevo energía, que se almacena en los músculos y tendones, y el cuerpo se desacelera.

[0112] La siguiente fase III es la llamada fase de flexión plantar III o fase de despegue III, durante la cual el pie 38 se impulsa y se separa del suelo.

[0113] En esta fase III, la energía almacenada en los músculos durante la fase II se convierte en energía motora al impulsarse con los dedos del pie y el cuerpo se acelera.

[0114] La última fase IV es la llamada fase IV de balanceo de la pierna 40, durante la cual el pie 38 gira a la altura del tobillo 39 para que el pie 38 vuelva a su posición original durante el impacto del talón.

[0115] Durante dicha fase de balanceo IV, el pie 38 no está en contacto con el suelo, por lo que casi no se requiere energía para girar el pie 38.

[0116] La Figura 5 ilustra de manera diferente lo que sucede en el ciclo normal de la marcha de una persona.

[0117] En dicha figura 5, la fuerza de momento ejercida por la persona que camina o corre se representa con respecto al cambio angular entre el pie 38 y la parte inferior de la pierna 40.

[0118] Las diferentes fases I-IV durante el ciclo de la marcha se indican cerca de la curva.

[0119] La posición angular en la que el pie 38 y la parte inferior de la pierna 40 son perpendiculares entre sí corresponde a la posición de 0o en el eje X del gráfico.

[0120] Una rotación de la parte inferior de la pierna 40 hacia el pie 38 se considera un cambio angular positivo, mientras que una rotación en el sentido opuesto se considera un cambio angular negativo.

[0121] De este modo, la fase I comienza cuando el talón impacta en el suelo, mientras que el pie 38 es casi perpendicular a la parte inferior de la pierna 40. El ángulo entre el pie 38 y la parte inferior de la pierna 40 es algo inferior a 90 o. Por este motivo, la curva comienza cerca de los 2 o.

[0122] La persona suministra una pequeña fuerza de momento para evitar que el pie 38 rebote en el suelo.

[0123] Así, durante la fase I se ejerce un pequeño par de fuerzas negativo.

[0124] Dicha fase I finaliza cuando el pie 38 queda plano en el suelo, mientras que la parte inferior de la pierna 40 aún se dirige un poco hacia adelante, siendo el ángulo entre el pie 38 y la parte inferior de la pierna 40 ± 95 o. Esto es -5 o en el eje X.

[0125] Durante la fase II de flexión dorsal, la parte inferior de la pierna 40 se gira hacia el pie 38 aproximadamente 15 o, mientras que la energía se almacena en los músculos.

[0126] Dicha energía se libera nuevamente durante la fase III de flexión plantar. Sin embargo, durante dicha fase de flexión plantar III, el pie 38 se aleja de la parte inferior de la pierna 40 en un rango angular mayor, es decir, hay un cambio angular total de aproximadamente 30 o.

[0127] En realidad, esto significa que la energía se libera de manera diferente, es decir, a un ritmo más lento, que al que se ha almacenado en los músculos.

[0128] Durante la fase IV de oscilación, que es de -20 o a 10 o en la curva, casi no se aplica energía o fuerza. Como consecuencia, la curva durante dicha fase IV es más o menos colineal con el eje X.

[0129] Con las prótesis conocidas de tipo pasivo es imposible imitar este tipo de curva de la articulación del tobillo humano, ya que los elementos pasivos utilizados tienen una única rigidez.

[0130] En la figura 6, la curva 41 de la articulación del tobillo humano se compara con una curva típica 42 obtenida con las prótesis conocidas de tipo pasivo que solo tienen esa única rigidez.

[0131] Dicha curva 42 puede ser lineal o no, según el tipo de resorte o elemento elástico que se utilice.

[0132] La energía se almacena y se libera en el mismo rango angular.

[0133] Las prótesis conocidas de tipo activo añaden energía a la articulación, pero tales prótesis tienen las desventajas que se explican.

[0134] Una ventaja particular de la invención se basa en el hecho de que se entiende que no se debe añadir energía externa a la prótesis, sino que la energía almacenada durante la fase II de flexión dorsal se distribuye en un rango más amplio durante la fase III de flexión plantar.

[0135] Las fases II y III del ciclo de la marcha se pueden aproximar mediante dos líneas (rectas) con una pendiente diferente.

[0136] Cuando se utiliza un sistema que puede variar la rigidez de la articulación, se puede obtener una curva aproximada.

[0137] En particular, cuando la unión se hace relativamente rígida durante la fase II, la energía se almacena durante un cambio angular relativamente pequeño entre la parte inferior de la pierna 40 (correspondiente al primer cuerpo 2) y el pie 38 (correspondiente al segundo cuerpo 3).

[0138] Si durante la fase III se toman medidas para lograr que la articulación sea menos rígida en comparación con la fase II, la energía almacenada se liberará durante un cambio angular relativamente mayor entre la parte inferior de la pierna 40 (correspondiente al primer cuerpo 2) y el pie 38 (correspondiente al segundo cuerpo 3).

[0139] Esto se puede lograr con una prótesis 1 de acuerdo con la invención, y la curva resultante 43 se ilustra en la figura 7.

[0140] De dicha figura 7 se desprende claramente que la curva 43 de una prótesis según la invención está mucho más próxima a la curva 41 de la articulación del tobillo humano que a la curva 42 de las prótesis conocidas de tipo pasivo.

[0141] A continuación se explicará cómo se obtiene realmente dicha curva 43 con una prótesis 1 de acuerdo con la invención, por medio de las figuras 8 a 18, las cuales representan esquemáticamente la posición de las diferentes partes del mecanismo de conversión 22, el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3, así como el elemento elástico 30, respectivamente, durante las fases del ciclo de la marcha indicadas por F8 a F18 en la figura 7.

[0142] En las figuras, el segundo cuerpo 3 (correspondiente al pie 38) siempre está representado por una línea horizontal.

[0143] Sin embargo, está claro que dicho segundo cuerpo 3 o pie 38 no se mantiene horizontal durante el ciclo de la marcha.

[0144] En la figura 8 se representa la posición al inicio de la primera fase I.

[0145] En aras de la claridad, en la parte superior de dicha figura 8, la posición del primer cuerpo con respecto al segundo cuerpo se representa esquemáticamente.

[0146] Lo mismo se hace en las otras figuras que representan la posición inicial y la posición final en las diferentes fases I a IV.

[0147] De las partes inferiores de las figuras 8 a 10, que representan la fase I, está claro que, durante la fase I del ciclo de la marcha, los medios de adaptación de relación, que en esta forma de realización son los trinquetes 35 y 36, son tales que el trinquete 35 está en la posición de desbloqueo, que permite la rotación libre de la rueda anular 23 con respecto al segundo cuerpo 3, mientras que el trinquete 36 bloquea el engranaje central 24 con respecto al portasatélites 27 o, en otras palabras, al primer cuerpo 2.

[0148] Con los trinquetes 35 y 36 en tal posición, las ruedas dentadas del sistema planetario no son capaces de girar una con respecto a la otra, y el engranaje central 24 y su brazo de palanca 34 giran de la misma manera alrededor del eje 19.

[0149] Esto significa que, en la fase I, un cambio angular entre el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3, que se considera como la entrada del mecanismo de conversión 22, dará como resultado el mismo cambio angular entre el tercer cuerpo, representado por el brazo de palanca 34, y el segundo cuerpo 3, que se considera como la salida del mecanismo de conversión 22.

[0150] Como consecuencia, el mecanismo de conversión 22 aplica en realidad una relación de conversión de 1 durante dicha fase I.

[0151] El elemento elástico 30 se alarga en cierta medida durante dicha fase I, lo que corresponde a una fuerza de momento negativa en la curva de la figura 7.

[0152] La siguiente fase II de la flexión dorsal, durante la cual la energía se almacena en el elemento elástico 30, se representa en las figuras 11 a 13.

[0153] Durante esta fase II, los medios de adaptación de relación son tales que el trinquete 35 está en la posición de bloqueo, es decir, la corona 23 está bloqueada con respecto al segundo cuerpo 3, mientras que el segundo trinquete 36 está en la posición de desbloqueo, es decir, el engranaje central 24 puede rotar con respecto al portasatélites 27.

[0154] Un cambio angular entre el primer cuerpo y el segundo cuerpo resultará en esta fase II en un cambio angular más grande entre el tercer cuerpo o brazo de palanca 34 y el segundo cuerpo 3, ya que es una característica de un engranaje planetario que una rotación lenta del portasatélites 27 se transmita en una rotación rápida del engranaje central 24, cuando el engranaje central 27 se mantiene fijo.

[0155] Por lo tanto, la relación de conversión aplicada durante dicha fase II es más alta que durante la fase anterior.

[0156] Esto significa que una rotación relativamente pequeña en la entrada del mecanismo de conversión 22 requiere una rotación relativamente grande en la salida del mecanismo de conversión 22, correspondiendo dicha rotación grande en este caso a un gran cambio de carga sobre el elemento elástico 30.

[0157] Como consecuencia, el comportamiento elástico de la prótesis 1 según la invención puede considerarse relativamente rígido durante esta fase II.

[0158] Durante la siguiente fase III de flexión plantar, representada en las figuras 14 a 16, los medios de adaptación de relación están nuevamente dispuestos de tal manera que el primer trinquete 35 está en la posición de desbloqueo, mientras que el segundo trinquete 36 está en la posición de bloqueo, lo que resulta de nuevo en una relación de conversión 1.

[0159] Como consecuencia, el comportamiento elástico de la prótesis 1 según la invención puede considerarse relativamente flexible durante esta fase III.

[0160] Por lo tanto, la energía almacenada en el elemento elástico 30 durante la fase II al comprimirlo una determinada distancia o rango angular se libera durante la fase III al estirar el elemento elástico 30 nuevamente la misma distancia o rango angular.

[0161] Sin embargo, durante la fase II, la compresión del resorte 30 se obtuvo solo mediante un cambio angular relativamente pequeño entre el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3 (± 15 °), debido a la alta relación de conversión aplicada, mientras que dicha energía almacenada se libera con un cambio angular mayor entre el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3 (± 25 °), debido a la menor relación de conversión aplicada durante dicha fase III.

[0162] Esto es exactamente lo que se requiere para imitar mejor la articulación del tobillo de un cuerpo humano.

[0163] La última fase IV del ciclo de la marcha se representa en las figuras 17 a 19, fase IV durante la cual casi no se ejerce ninguna fuerza.

[0164] Los medios de adaptación de relación durante esta fase IV están dispuestos de tal modo que ambos trinquetes 35 y 26 están en la posición de desbloqueo.

[0165] De este modo, el engranaje central 24 se mantiene realmente en una posición de equilibrio por el elemento elástico 30.

[0166] Durante la rotación del portasatélites 27, las ruedas satélites 25 giran alrededor del engranaje central 24 que mueve la corona 23 en el mismo sentido que el portasatélites 27.

[0167] Dado que un cambio angular entre el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3 no produce ningún cambio angular del engranaje central 24 o el brazo de palanca 34, la relación de conversión aplicada por el mecanismo de conversión es cero durante esta fase IV.

[0168] Con el fin de que haya una pequeña fuerza de accionamiento para hacer girar el primer cuerpo 2 con respecto al segundo cuerpo 3 durante esta fase IV, en la práctica se puede proporcionar un pequeño elemento de resorte adicional.

[0169] Está claro que una prótesis 1 de acuerdo con la invención es mucho más eficiente que las existentes, ya que el comportamiento de la articulación también se aproxima más al comportamiento de la articulación del tobillo humano.

[0170] Para seguir mejorando las características de la prótesis, una prótesis 1 de acuerdo con la invención puede estar provista adicionalmente de medios activos de tensión previa configurados para cambiar la carga sobre el elemento elástico 30 independientemente del mecanismo de conversión mecánica pasivo.

[0171] El motivo de estos medios de tensión previa adicionales es que la curva 41 representada en la figura 5 depende de la velocidad de la marcha.

[0172] Por lo tanto, dichos medios activos de tensión previa podrían ser controlados, por ejemplo, por medios de control, que adaptan la tensión previa sobre el elemento elástico 30 en función del modo de la marcha.

[0173] De esta manera, se obtiene una prótesis u ortesis con eficiencia energética, ya que solo se debe añadir una pequeña cantidad de energía al sistema para obtener el pretensado requerido, ciertamente cuando se compara con la energía perdida en las prótesis conocidas de tipo activo.

[0174] La forma de realización que se ha descrito antes solo sirve como ejemplo y la invención no está restringida de ninguna manera a dicha forma de realización.

[0175] Por ejemplo, en otra forma de realización, otros engranajes del sistema planetario podrían elegirse para ser la entrada o la salida del mecanismo de conversión.

[0176] El mecanismo de conversión también podría ser un sistema de ruedas de engranaje completamente diferente.

[0177] Por ejemplo, se puede obtener el mismo resultado utilizando cualquier otro tipo de caja de transmisión de engranajes, en donde la relación de conversión se puede cambiar durante el ciclo de la marcha, por ejemplo, como en una caja de cambios de automóvil en la que se puede elegir entre muchos pares de engranajes de transmisión.

[0178] En otra forma de realización más, el mecanismo de conversión puede comprender, por ejemplo, un sistema de engranajes diferencial que tiene un soporte en el que dos engranajes laterales están montados uno frente al otro de manera giratoria, respectivamente en una primera mitad de eje y una segunda mitad de eje, donde dicha primera y segunda mitad de eje están alineadas a lo largo del mismo eje, los engranajes laterales se engranan con dos engranajes de piñón que están montados en ejes de piñón en el soporte en perpendicular a dicho eje, donde los engranajes de piñón y los engranajes laterales forman un grupo de cuatro engranajes en un rectángulo.

[0179] En otra forma de realización, el mecanismo de conversión puede estar provisto de una polea, con una cadena en la polea y un extremo de la cadena conectado a un punto fijo en uno de los cuerpos, mientras que el otro extremo de la cadena está conectado a uno de los extremos del resorte.

[0180] En la figura 20, otra forma de realización de una prótesis 1 de acuerdo con la presente invención se representa de manera esquemática.

[0181] En esta forma de realización, la prótesis 1 está provista, como en el ejemplo anterior, de un primer cuerpo 2, un segundo cuerpo 3 y una conexión articulada 4 entre dicho primer cuerpo 2 y segundo cuerpo 3, permitiendo la conexión articulada 4 la rotación del primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3 uno con respecto al otro.

[0182] En la figura 20, el segundo cuerpo 3 se dibuja como una línea que representa esquemáticamente la parte inferior de la pierna 40 de una persona.

[0183] El primer cuerpo 2 está representado por las líneas 44 a 46 que forman parte de un triángulo rectángulo.

[0184] Las líneas 44 y 45 son perpendiculares entre sí y representan esquemáticamente una parte del talón y la planta 9 del pie de una persona 38 respectivamente.

[0185] El extremo de los dedos 11 de la línea 45 está conectado a la línea 46 formando un ángulo E de aproximadamente 30 ° para representar de forma esquemática la forma más o menos triangular del pie 38 de una persona.

[0186] El primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3 están conectados entre sí por medio de la conexión articulada 4, que está dibujada como una bisagra que representa esquemáticamente una articulación de tobillo 39.

[0187] Al igual que en la forma de realización anterior, la prótesis 1 de la figura 20 comprende también un mecanismo de conversión mecánica pasivo 22.

[0188] En esta forma de realización, el mecanismo de conversión mecánica pasivo 22 es, sin embargo, de naturaleza completamente distinta, ya que el mecanismo de conversión mecánica pasivo 22 no es un sistema de engranajes planetarios.

[0189] En particular, el mecanismo de conversión 22 comprende en primer lugar un tercer cuerpo 34, dibujado en la figura 20 como una línea 47, que representa esquemáticamente el empeine del pie 38 de una persona.

[0190] Este tercer cuerpo 34 está montado de manera articulada por un primer extremo 48 en la conexión articulada 4 que forma la articulación del tobillo 39 y, por lo tanto, en principio está dispuesto de manera móvil con respecto al primer cuerpo 2 y al segundo cuerpo 3 como en las formas de realización descritas anteriormente de una prótesis 1.

[0191] No obstante, el tercer cuerpo 34 está provisto en su otro extremo 49, que está orientado hacia el extremo de los dedos 11 del pie 38, de un primer mecanismo de bloqueo 50, mediante el cual se puede evitar un desplazamiento o rotación del tercer cuerpo 34 con respecto al primer cuerpo 2.

[0192] En este caso, el primer mecanismo de bloqueo 50 se realiza mediante una ranura 51, ranura 51 en la que el extremo 49 del tercer cuerpo 34 puede introducirse para bloquearse contra una rotación o desplazamiento con respecto al primer cuerpo 2, o, en el caso opuesto, ranura 51 desde la cual se puede liberar nuevamente el extremo 49 para permitir una rotación del tercer cuerpo 34 con respecto al primer cuerpo 2 alrededor de la articulación de tobillo 39.

[0193] Además, se proporciona un primer elemento elástico 30 entre el segundo cuerpo 3 y el tercer cuerpo 34, que en este caso está representado esquemáticamente por un elemento de resorte 52 entre los respectivos cuerpos 3 y 34.

[0194] Sin embargo, el primer elemento elástico 30 puede ser cualquier otro tipo de elemento elástico 30 que permita una rotación entre el segundo cuerpo 3 y el tercer cuerpo 34 cuando se ejerce el par de fuerzas entre el segundo cuerpo 3 y el tercer cuerpo 34, donde el elemento elástico 30 se carga o descarga durante una rotación de este tipo dependiendo del almacenamiento o la liberación de energía mecánica.

[0195] El mecanismo de conversión mecánica pasivo 22 está provisto además de un cuarto cuerpo 53 representado en la figura 20 por las líneas 54 y 55 que están dibujadas perpendicularmente entre sí.

[0196] La línea 54 es de nuevo una representación esquemática de una parte de la planta 9 de la prótesis 1, mientras que la línea 55 representa esquemáticamente una parte 55 de un segundo mecanismo de bloqueo 56 de la prótesis 1.

[0197] El cuarto cuerpo 53 está dispuesto de manera móvil con respecto al primer cuerpo 2 al estar montado de manera articulada en o cerca del extremo de los dedos 11 del pie de la línea 54, que representa parte de la planta 9, al primer cuerpo 2.

[0198] Entre la línea 55 del cuarto cuerpo 53 y el primer cuerpo 2, se proporciona un segundo mecanismo de bloqueo 56 para mantener el cuarto cuerpo 53 en una posición determinada con respecto a la planta 45 del primer cuerpo 2.

[0199] Este segundo mecanismo de bloqueo 56 consiste en el caso representado en la figura 20 de una clase de trinquete 57 en forma de una cremallera lineal o curva con dientes, que se proporciona en el interior de la parte de talón 55.

[0200] Los dientes de la cremallera 57 cooperan con un gancho 58 provisto en la planta 45 del primer cuerpo 2, como sigue.

[0201] Cuando el cuarto cuerpo 53 se somete a una fuerza que tiende a alejar el cuarto cuerpo 53 del primer cuerpo 2, es decir, una fuerza que tiende a mover el cuarto cuerpo 53 en una dirección hacia abajo, dicho movimiento es evitado por los dientes del trinquete 57.

[0202] Por otra parte, cuando el cuarto cuerpo 53 se somete a una fuerza que tiende a acercar el cuarto cuerpo 53 al primer cuerpo 2, es decir, una fuerza que tiende a mover el cuarto cuerpo 53 en una dirección hacia arriba, dicho movimiento no es evitado y el gancho 58 simplemente se coloca en una posición entre dos dientes del trinquete 7 más cerca de la parte de la planta 54 del cuarto cuerpo 53.

[0203] En una forma de realización preferida de la prótesis 1 representada en la figura 20, una o más de las partes del cuerpo, es decir, el primer cuerpo 2, el segundo cuerpo 3, el tercer cuerpo 34 y/o el cuarto cuerpo 53, están hechas de un material más o menos flexible que permite una deformación considerable durante el ciclo de la marcha para realizar de manera suave el bloqueo y desbloqueo de las partes de cuerpo entre sí por medio del primer y/o segundo mecanismo de bloqueo 50 y 56, mientras se almacena o libera energía mecánica mediante los elementos elásticos.

[0204] El tercer cuerpo 34 y el cuarto cuerpo 53 del mecanismo de conversión mecánica pasivo 22 están conectados entre sí por un segundo elemento elástico 59, que en este caso está representado esquemáticamente por un elemento de resorte 59, pero que, de acuerdo con la invención, puede ser de cualquier otro tipo adecuado.

[0205] Finalmente, la prótesis 1 de la figura 20 también está provista de un pequeño elemento de resorte 60 que conecta la parte del talón 44 del primer cuerpo 2 al segundo cuerpo 3.

[0206] Como en la forma de realización descrita anteriormente, el mecanismo de conversión mecánica 22 de la figura 20 está configurado 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.

[0207] Además, el primer mecanismo de bloqueo 50 y el segundo mecanismo de bloqueo 56 se pueden considerar como medios de adaptación que interactúan con el mecanismo de conversión mecánica 22 de tal manera que la relación de conversión del cambio angular durante la fase II, como se representa en la figura 4, es diferente del cambio angular durante la fase III, durante el ciclo de la marcha.

[0208] Esta forma de realización de una prótesis 1 de acuerdo con la invención es particularmente adecuada para imitar las características de un ciclo de marcha natural.

[0209] De este modo, la curva 43 para esta forma de realización en la que la fuerza de momento, ejercida por la persona que camina o corre con la prótesis 1, se establece contra el cambio angular entre el pie 38 de la prótesis 1 y la parte inferior de la pierna 40 de la persona, se parece mucho a la curva 41 del ciclo de la marcha natural, representada en la figura 5.

[0210] El principio de funcionamiento de esta forma de realización de una prótesis 1 de acuerdo con la invención se representa en las figuras 21 a 25.

[0211] Es obvio que las figuras 20 a 25 son solo representaciones esquemáticas destinadas a simplificar la comprensión de los principios de funcionamiento detrás de esta forma de realización de una prótesis 1 de acuerdo con la invención y que estas figuras no restringen la invención de ninguna manera.

[0212] En las figuras 21 a 25, se ilustra cómo se bloquean y desbloquean las diferentes partes del cuerpo por medio del primer y segundo mecanismos de bloqueo 50 y 56 durante las fases subsiguientes del ciclo de la marcha I a IV para obtener la relación de conversión adecuada con la que se realiza el cambio de carga sobre el elemento elástico 30.

[0213] La situación de la figura 21 se corresponde con el inicio de la primera fase I, como se representa en la figura 4, cuando el talón golpea el suelo, mientras que la figura 22 se corresponde con el final de la fase I cuando el pie 38 está completamente en el suelo.

[0214] Como se puede derivar de la figura 21, al golpear el talón, el tercer cuerpo 34 se bloquea en el primer cuerpo 2 por medio del primer mecanismo de bloqueo 50.

[0215] Por otro lado, al comienzo de la fase I, el cuarto cuerpo 53 está en la posición desbloqueada, el gancho 58 del segundo mecanismo de bloqueo 56 se desconecta de los dientes del trinquete 57.

[0216] En ese momento, el segundo elemento elástico 59 se usa para establecer un ángulo inicial entre el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3.

[0217] Por contacto del talón con el suelo, el cuarto cuerpo 53 gira alrededor de la bisagra en el lado de los dedos del pie 11 hacia la parte de la planta 45 del primer cuerpo 2.

[0218] Durante esta rotación, el gancho 58 es empujado sistemáticamente sobre los dientes del trinquete 57, de modo que el cuarto cuerpo 53 está cada vez más bloqueado en el trinquete 57 hasta que la parte de la planta 54 del cuarto cuerpo 53 coincide sustancialmente con la parte de la planta 45 del primer cuerpo 2.

[0219] Esta es la posición ilustrada en la figura 22, donde el pie está plano sobre el suelo y el segundo elemento elástico 59 está en el estado cargado y contraído al estar comprimido entre el cuarto cuerpo 53 y el tercer cuerpo 34.

[0220] La siguiente fase II o la fase de flexión dorsal II durante la cual la parte inferior de la pierna 40 se adelanta mientras el pie 38 se mantiene en el suelo se ilustra en la figura 23.

[0221] En esta fase, el tercer cuerpo 34 todavía se mantiene bloqueado en el primer cuerpo 2 por medio del primer mecanismo de bloqueo 50.

[0222] El primer elemento elástico 30, representado en este caso por el elemento de resorte 52, se comprime durante esta fase II debido a la rotación de la parte inferior de la pierna 40 hacia el pie 38.

[0223] De este modo, la energía se almacena en el primer elemento elástico 30, lo que corresponde a la situación en un ciclo de marcha natural en el que la energía se almacena en los músculos durante la desaceleración del cuerpo.

[0224] En esta situación, la relación de conversión mediante la cual el mecanismo de conversión mecánica pasivo 22 realiza el cambio angular entre el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3 y lo convierte en un cambio de carga sobre el elemento elástico 30 solo está definida por las características del elemento de resorte 52 que representa el primer elemento elástico 30, es decir, esta primera relación de conversación se define por la rigidez del elemento de resorte 52.

[0225] En la figura 24 se ilustra la siguiente fase III, fase III de despegue o flexión plantar, durante la cual el pie 38 se impulsa y se separa del suelo.

[0226] Como puede verse en la figura 24, en esta fase III, el tercer cuerpo 34 se desbloquea del primer cuerpo 2 al desbloquear el primer mecanismo de bloqueo 50.

[0227] Este desbloqueo se realiza liberando el extremo 49 del tercer cuerpo 34 de la ranura 51.

[0228] Por supuesto, debe entenderse que esta acción de desbloqueo se realiza preferiblemente de manera natural cuando una persona camina con la prótesis 1 de acuerdo con esta forma de realización, por ejemplo debido a la deformación o el desplazamiento de ciertas partes de la prótesis 1 bajo el peso de la persona.

[0229] El resultado del desbloqueo del tercer cuerpo 34 respecto del primer cuerpo 2 es que el tercer cuerpo 34 puede girar alrededor de la articulación del tobillo 39 y, como consecuencia, el segundo elemento elástico 59 ya no está atascado entre un tercer cuerpo bloqueado 34 y un cuarto cuerpo bloqueado 53.

[0230] Esto significa que, en realidad, el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3, que corresponden respectivamente al pie 38 y la parte inferior de la pierna 40, están conectados entre sí por un sistema elástico formado por el primer elemento elástico 30 y el segundo elemento elástico 59 que están posicionados en serie entre sí.

[0231] Como consecuencia, en esta fase III, la relación de conversión mediante la cual el mecanismo de conversión mecánica pasivo 22 realiza el cambio angular entre el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3 en el elemento elástico 30 ahora se define por la combinación de las características del elemento de resorte 52, que representa el primer elemento elástico 30, con las características de resorte del segundo elemento elástico 59.

[0232] Por lo tanto, el mecanismo de conversión mecánica pasivo 22 realiza una segunda relación de conversión adaptada durante esta fase III, que se define por la rigidez total del sistema elástico formado por el elemento de resorte 52 y el segundo elemento elástico 59 puestos en serie.

[0233] También se entiende fácilmente que el comportamiento durante la fase II es un comportamiento más rígido que durante la fase III, lo que significa que una cierta cantidad de energía se almacena durante la fase II debido a un cambio angular entre el pie y la pierna que requiere, sin embargo, una par de fuerzas elevado, mientras que la energía almacenada en la fase I y II se libera durante la fase III, por lo que se ejerce un par de fuerzas aún mayor sobre el pie y la pierna, mientras que al mismo tiempo se obtiene un cambio angular relativamente mayor entre el pie y la parte inferior de la pierna.

[0234] Esto corresponde a los requisitos de una curva 41 de la articulación del tobillo humano.

[0235] Por lo tanto, queda claro que, al elegir una rigidez adecuada para ambos elementos elásticos 52 y 59, las características de la curva 43 pueden adaptarse y configurarse en conformidad, o aproximadamente en conformidad, con la curva 41 de un ciclo de la marcha natural.

[0236] Al final de la fase III, los elementos elásticos 52 y 59 han liberado toda su energía para acelerar a la persona que camina, de modo que los elementos elásticos 52 y 59 están en su estado descargado.

[0237] La llamada fase final de balanceo IV de la pierna 40, durante la cual el pie 38 se gira alrededor del tobillo 39 para devolver el pie 38 a su posición original con el impacto del talón, se ilustra en la figura 25.

[0238] En esta fase IV, el pie 38 y la parte inferior de la pierna 40 experimentan una rotación que requiere solo un pequeño par de fuerzas debido al hecho de que el pie 38 no está tocando el suelo.

[0239] Esta rotación se realiza mediante el elemento de resorte pequeño 60 entre el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3.

[0240] Al mismo tiempo, el cuarto cuerpo 53 se desbloquea de nuevo del primer cuerpo 1 al desenganchar el gancho 58 del trinquete 57, mientras que el tercer cuerpo 34 se coloca nuevamente en la posición de bloqueo con respecto al primer cuerpo 2, al introducirse el extremo 49 del tercer cuerpo 34 de nuevo en la ranura 51 del primer mecanismo de bloqueo 50.

[0241] Durante este movimiento, el primer y el segundo elemento elástico 52 y 59 se mantienen descargados.

[0242] De esta manera se cierra el ciclo.

[0243] En la figura 26 se ilustra una posible versión más realista de la forma de realización de la prótesis 1 de la figura 20.

[0244] De esta ilustración queda claro que los elementos elásticos utilizados para realizar el mecanismo de conversión mecánica pasivo no son necesariamente elementos de resorte, sino que pueden estar formados por partes materiales de la prótesis 1 que están hechas de materiales más o menos flexibles.

[0245] Además, la articulación del tobillo 39 o conexión articulada 4 se realiza en esta versión más práctica mediante una conexión fija entre el tercer cuerpo 34 y el segundo cuerpo 3.

[0246] Sin embargo, el tercer cuerpo 34 está hecho de un material bastante flexible, de modo que un cambio angular entre este tercer cuerpo 34 y la parte inferior de la pierna 40 representada por el segundo cuerpo 3 se realiza fácilmente por deformación.

[0247] También es obvio que otras formas de realización de la prótesis 1 descrita, que tienen, por ejemplo, otros tipos de articulaciones, mecanismos de bloqueo, elementos elásticos o partes del cuerpo, no están excluidas de la invención.

[0248] La figura 27 representa otra forma de realización más de una prótesis 1 de acuerdo con la presente invención.

[0249] Esta forma de realización de una prótesis 1 de acuerdo con la invención es especialmente interesante para las personas que todavía disponen de algunos tendones en las rodillas, que también pueden usarse para manipular el movimiento de la prótesis 1.

[0250] La estructura general de la prótesis 1 en sí es algo más simple que en el caso anterior.

[0251] Como antes, la prótesis 1 comprende un primer cuerpo 2 y un segundo cuerpo 3 conectados entre sí por una conexión articulada 4 para el movimiento de rotación del primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3 uno con respecto al otro.

[0252] El primer cuerpo 2 está representado en esta forma de realización por la parte inferior de la pierna 40, dibujada en las figuras como una línea 40.

[0253] Por otro lado, el segundo cuerpo 3 es en este caso un cuerpo 3 que representa un pie 38, que está dibujado en la figura 27 de forma esquemática mediante las líneas 61 a 64.

[0254] La línea 61 representa aquí la planta 9 del pie 38, la línea 62 el empeine del pie 38 y la línea 64 el talón del pie 38.

[0255] La línea 63 está dibujada en perpendicular desde la línea de la planta 61 hasta la conexión articulada 4, de modo que las líneas 61,62 y 63 forman un triángulo rectángulo, que representa más o menos la parte del pie 38 desde el extremo de los dedos del pie 11 hasta la articulación del tobillo 39.

[0256] La línea del talón 64 se dibuja en perpendicular a la única línea 61 y es de nuevo una representación esquemática de un cuerpo real.

[0257] La prótesis 1 de acuerdo con la forma de realización representada en la figura 27 también está provista de un mecanismo de conversión mecánica pasivo 22.

[0258] No obstante, este mecanismo 22 de conversión mecánica pasivo es algo diferente de los mecanismos de conversión mecánica pasivo 22 descritos anteriormente, e incluso puede considerarse como una forma simplificada o un ejemplo de una forma descrita más generalmente de tales mecanismos 22 de conversión mecánica pasivos.

[0259] De este modo, el mecanismo de conversión mecánica pasivo 22 representado en la figura 27, comprende, como en los ejemplos anteriores, un elemento elástico 65, que está montado entre el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3 para absorber y liberar energía durante el ciclo de la marcha, y que está representado en la figura 27 por un elemento de resorte 65.

[0260] El mecanismo de conversión mecánica pasivo 22 también comprende un pequeño elemento de resorte 60, como en el caso anterior, que solo está destinado a devolver la parte del pie de la prótesis 1 durante la fase IV del ciclo de la marcha a su posición original con respecto a la parte inferior de la pierna 40, estando el pie en el aire y el elemento elástico 65 esencialmente descargado en ese momento.

[0261] El mecanismo de conversión mecánica pasivo 22 también comprende un cable 66 que está conectado por un lado 67 a la parte de talón 64 del primer cuerpo 2.

[0262] En su otro lado 68, este cable 66 también está conectado a la articulación de la rodilla 69 de la persona.

[0263] En particular, la conexión del cable 66 se conecta preferiblemente a una cierta distancia de desplazamiento transversal F desde la articulación de la rodilla 69 y se guía a través de diferentes partes de la parte inferior de la pierna 40, de modo que la rotación de la parte superior de la pierna 70 con respecto a la parte inferior de la pierna 40 resulta en una distancia más corta o más larga entre el primer extremo 67 del cable 66 y el segundo extremo 68 del cable 66.

[0264] Como consecuencia, un movimiento en la articulación de la rodilla 69, que corresponde a una rotación relativa de la parte superior de la pierna 70 y la parte inferior de la pierna 40, puede relacionarse con una acción en el pie 38, que está formado por una prótesis 1, mediante el tensado o la liberación del cable 66.

[0265] En otra forma de realización, el cable 66 podría estar conectado a una parte de compresión (elástica) de la parte inferior de la pierna 40, de manera que una distancia más corta o más larga entre el primer extremo 67 del cable 67 y el segundo extremo 68, conectado a la parte de compresión, del cable 66 está relacionada con la cantidad de compresión.

[0266] Como consecuencia, el movimiento de la parte de compresión está relacionado con el tensado y la liberación del cable 66.

[0267] Como se explicará más adelante, el comportamiento de una prótesis 1 de acuerdo con esta forma de realización de la presente invención es bastante similar.

[0268] De acuerdo con la invención, la forma triangular formada por las líneas 61 a 63 puede considerarse como la sección transversal de un cuerpo de material sólido que tiene una forma más o menos piramidal.

[0269] Por otra parte, no se excluye de la invención la realización de una prótesis 1 que sea sustancialmente hueca para alojar las partes del mecanismo pasivo de conversión mecánica 22.

[0270] Además, en la representación de la figura 27, la parte del talón 64 a la que está conectado el cable 66 es solo una línea 64, pero, por supuesto, esto es solo una representación esquemática para definir una parte del pie 38 a la que el cable 66 está conectado.

[0271] Por medio de las figuras 28 a 32, se describirá a continuación el principio de funcionamiento que subyace a la realización de una prótesis 1 según la invención, como se representa en la figura 27.

[0272] La fase I del ciclo de la marcha se muestra en las figuras 28 y 29, respectivamente, en la posición de inicio de la fase I del ciclo de la marcha, en la que el talón 64 toca el suelo, y en la posición final de la fase I del ciclo de la marcha en la que el pie 38 está colocado completamente en el suelo con su planta 61.

[0273] En la figura 28, el pie 38 apenas toca el suelo y el elemento de resorte 65 no está cargado en ese momento.

[0274] Asimismo, el cable 66, en esta situación de inicio de la fase I, no está cargado en absoluto, sino más bien no tensado.

[0275] En la situación de la figura 29, en la que la planta 9 de la prótesis 1 está girada y está plana sobre el suelo, el cable 66 todavía no está estirado, mientras que el elemento de resorte 65 está ligeramente cargado.

[0276] La Figura 30 representa la situación al final de la fase II del ciclo de la marcha.

[0277] En esta situación, el elemento de resorte 65 se carga con una compresión correspondiente a un ángulo relativo mínimo entre el primer cuerpo 2 y el segundo cuerpo 3.

[0278] Al mismo tiempo, el cable 66 simplemente se estira debido a una rotación relativa de la parte superior de la pierna 70 con respecto a la parte inferior de la pierna 40.

[0279] En la figura 31 se representa la situación de la fase III del ciclo de la marcha.

[0280] Al final de la fase III, el elemento de resorte 65 se descarga, lo que se indica en la figura 31 por el hecho de que el elemento de resorte 65 ya no toca la parte inferior de la pierna 40.

[0281] Durante la misma fase III, el cable 66 se estira más debido a la rotación de la parte superior de la pierna 70 con respecto a la parte inferior de la pierna 40, de modo que la tensión en el cable 66 contribuye a una rotación adicional de la parte inferior de la pierna 40 con respecto al pie 38.

[0282] El cable 66, durante esta fase III del ciclo de la marcha, proporciona un par de fuerzas adicional a la articulación del tobillo 39, lo que significa que el mecanismo de conversión mecánica pasivo 22 está realmente configurado como en las formas de realización anteriores, de tal manera que la rigidez de la articulación del tobillo 4 es más alta durante la fase II que durante la fase III del ciclo de la marcha, de modo que nuevamente la curva característica 43 para la prótesis se parece a la curva 41 de la articulación 4 del tobillo humano.

[0283] Finalmente, en la figura 32 se representa el final de la fase IV.

[0284] En esta situación, la parte superior de la pierna 70 se ha girado hacia atrás con respecto a la parte inferior de la pierna 40, lo que da como resultado el aflojamiento del cable 66.

[0285] La prótesis 1 de acuerdo con la forma de realización descrita en la figura 27 difiere de los casos anteriores en que dicha prótesis 1 proporciona un mecanismo que no necesita un tercer cuerpo como se ha descrito anteriormente, al menos no un tercer cuerpo que esté integrado en la propia prótesis 1.

[0286] Por otra parte, en esta forma de realización, la parte superior de la pierna 70 podría considerarse como un tercer cuerpo, por lo que los medios de adaptación de relación están formados por la combinación de la articulación del tobillo 4 y la articulación de la rodilla 69 y dependen de la posición de rotación relativa de la parte inferior de la pierna 40 y la parte superior de la pierna 70 alrededor de la articulación de la rodilla 69, así como la posición de rotación relativa entre el pie 38 y la parte inferior de la pierna 40, y se establece una relación de conversión del mecanismo pasivo de conversión mecánica 22.

[0287] De este modo, el elemento elástico está representado por el cable 66 entre el talón 64 del segundo cuerpo 3 (que representa el pie 38) y la parte superior de la pierna 70 (que representa el tercer cuerpo).

[0288] La carga sobre este cable 66, en particular si el cable está en tensión o aflojado, se establece claramente por medio de los medios de adaptación de la relación, es decir, por dicha posición relativa del pie 38, la parte inferior de la pierna 40 y la parte superior de la pierna 70.

[0289] Una posible forma más general de describir la invención, es decir, una formulación alternativa para la reivindicación 1, podría ser la siguiente:

Una prótesis u ortesis para un tobillo o cualquier otra articulación que comprende un primer cuerpo, un segundo cuerpo y una conexión articulada entre dichos cuerpos, donde la conexión articulada permite la rotación de dichos cuerpos entre sí, un mecanismo elástico pasivo en el que la energía se almacena o desde el que se libera energía en función de la posición relativa entre los cuerpos, donde el mecanismo elástico pasivo proporciona una rigidez a la conexión articulada y se proporcionan medios mecánicos pasivos para modificar la elasticidad del mecanismo elástico pasivo con el fin de establecer la rigidez de la conexión articulada.

[0290] La figura 33 representa otra forma de realización más de una prótesis 1 de acuerdo con la presente invención, que en realidad es una combinación de las formas de realización representadas en la figura 20 y en la figura 27.

[0291] Como en la forma de realización de la figura 20, la prótesis 1 comprende nuevamente un primer cuerpo 2 que representa una parte de un pie 38, un segundo cuerpo 3, que representa la parte inferior de una pierna 40, una articulación de tobillo 4 entre dicho primer cuerpo 2 y dicho segundo cuerpo 3 provista con elementos elásticos 65 y 60, un tercer cuerpo 34 y un cuarto cuerpo 53 que son completamente similares al tercer cuerpo 34 y al cuarto cuerpo 53 de la figura 20 y que se pueden bloquear por medio de los mecanismos de bloqueo primero y segundo 50 y 56 y en donde se proporciona un segundo elemento elástico 59.

[0292] La única diferencia con la situación de la figura 20 es que el primer cuerpo 2 se realiza como el pie 38 representado en la figura 27, en donde adicionalmente se proporciona una parte de talón 64 que se extiende perpendicularmente en la planta 61 del pie 38.

[0293] De este modo, como en la forma de realización de la figura 27, un cable 66 está conectado entre dicha parte de talón 64 y un tendón 68 en la parte superior de la pierna 70.

[0294] El principio de funcionamiento de esta forma de realización de una prótesis 1 de acuerdo con la invención es similar a lo que se ha descrito anteriormente y no necesita más comentarios.

[0295] La mayor ventaja de esta forma de realización es que las fuerzas sobre los elementos elásticos 59, 65, así como sobre el cable 66, pueden mantenerse menores que en las formas de realización anteriores.

[0296] En la figura 34 se ilustra otra forma de realización de una prótesis 1, que es una versión que difiere ligeramente de la forma de realización descrita con respecto a la figura 20.

[0297] En esta forma de realización, el cuarto cuerpo 53 se ha omitido.

[0298] La razón es que en la forma de realización de la figura 20 el elemento elástico 59 se comprime debido a la aceptación del peso de la persona que camina en la fase I del ciclo de la marcha.

[0299] De este modo, la placa del pie formada por el cuarto cuerpo 53 se gira hacia el primer cuerpo 2.

[0300] La compresión del elemento elástico 59 podría ser percibida por la persona que camina y podría ser desagradable.

[0301] Por lo tanto, en esta forma de realización se propone proporcionar medios activos en forma de un motor eléctrico para comprimir el elemento elástico 59.

[0302] El caso representado en la figura 34 también es algo diferente, ya que el elemento elástico 59 está dispuesto entre el tercer cuerpo 34 y el primer cuerpo 2 en el lado derecho de la conexión articulada y, como consecuencia, dicho elemento elástico 59 debe tensarse en lugar de ser comprimido para obtener el mismo funcionamiento de la prótesis

[0303] De este modo, el elemento elástico 59 está provisto, en un extremo, de un cable 71 que puede ser enrollado o desenrollado en un carrete por medio de un motor eléctrico 72, de modo que el tensado del elemento elástico 59 se realiza por medios activos.

[0304] El tensado se puede realizar en todo el período durante el que el tercer cuerpo 34 está bloqueado en el primer cuerpo 2, que es durante aproximadamente el 80% de un paso.

[0305] Por otro lado, el motor eléctrico 72 desenrollará el cable 71 hasta su posición original en el 20% restante de un paso, sin que se aplique ninguna carga sobre el elemento elástico 59 durante ese período.

[0306] Como consecuencia, el motor eléctrico 72 puede funcionar con una potencia considerablemente menor.

[0307] Aunque en esta forma realización de una prótesis 1 de acuerdo con la presente invención el mecanismo de conversión mecánica 22 ya no es completamente pasivo, sigue siendo ventajoso sobre las prótesis conocidas con medios activos debido a la reducción de la potencia necesaria.

[0308] Por supuesto, no se excluye de la invención la combinación de características de las diferentes formas de realización descritas.

[0309] Una prótesis u ortesis de acuerdo con la invención puede, además de su aplicación como un tobillo, utilizarse también para otras partes del cuerpo humano, como por ejemplo una rodilla o un codo o similares.

[0310] Incluso es posible utilizar dicha prótesis u ortesis de acuerdo con la invención en otro dominio distinto de la aplicación, como por ejemplo en el dominio de la robótica, por ejemplo para conectar dos partes de un robot de forma giratoria por medio de una conexión articulada y elemento elástico como se describe, para mejorar los movimientos de un robot de este tipo o para aumentar su eficiencia.

[0311] La presente invención no se limita de ninguna manera a las formas de realización descritas anteriormente y representadas en los dibujos, sino que tal prótesis u ortesis puede realizarse en diferentes formas y dimensiones, utilizando un método de acuerdo con la invención que es diferente del descrito anteriormente, sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Prótesis u ortesis (1) para una articulación de tobillo (39) o de rodilla humana que comprende un primer cuerpo (2), un segundo cuerpo (3) y una conexión articulada (4) entre dichos cuerpos (2, 3), donde la conexión articulada permite la rotación de dichos cuerpos (2, 3) uno con respecto al otro, un primer elemento elástico (30, 52) y un segundo elemento elástico (59) montado entre los cuerpos (2, 3), caracterizada por el hecho de que la prótesis u ortesis (1) comprende un mecanismo de conversión (22) que comprende un tercer cuerpo (34, 47) dispuesto de forma móvil con respecto al primer cuerpo (2), el primer elemento elástico (30, 52) dispuesto entre el tercer cuerpo ( 34, 47) y el segundo cuerpo (3), el mecanismo de conversión (22) adaptado para convertir un cambio angular entre el primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) en un cambio de carga sobre el primer elemento elástico (30, 52), el segundo elemento elástico (59) dispuesto entre el tercer cuerpo (34, 47) y el primer cuerpo (2) y la prótesis u ortesis (1) que comprende además un mecanismo de bloqueo (50), que está configurado para evitar un desplazamiento o rotación del tercer cuerpo (34, 47) con respecto al primer cuerpo (2), de tal manera que, en una fase del ciclo de la marcha en la que el tercer cuerpo (34, 47) todavía se mantiene bloqueado en el primer cuerpo (2) mediante el mecanismo de bloqueo (50), un cambio angular entre el primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) se convierte en un cambio de carga sobre el primer elemento elástico (30, 52) con un primer índice de conversión que solo se define por las características del primer elemento elástico (30, 52), mientras que, en una fase del ciclo de la marcha, el tercer cuerpo (34, 47) se desbloquea del primer cuerpo (2) mediante el desbloqueo del mecanismo de bloqueo (50), un cambio angular entre el primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) se convierte en un cambio de carga sobre el primer elemento elástico (30, 52) con una segunda relación de conversión que se define por la rigidez total del sistema elástico formado por el primer elemento elástico (30, 52) y el segundo elemento elástico (59) puestos en serie.

2. Prótesis u ortesis (1) según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que además comprende medios activos (72) para comprimir o tensar el segundo elemento elástico (59).

3. Prótesis u ortesis (1) según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que los medios activos están formados por un motor eléctrico (72) para comprimir o tensar el segundo elemento elástico (59).

4. Prótesis u ortesis (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que el mecanismo de bloqueo (50) se bloquea durante la fase de flexión dorsal (II) de un ciclo de la marcha y se desbloquea durante la fase de flexión plantar (III) y la fase de balanceo (IV) del ciclo de la marcha.

5. Prótesis u ortesis (1) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada por el hecho de que el segundo elemento elástico (59) se tensa o comprime durante todo el período durante el cual el tercer cuerpo (34, 47) está bloqueado en el primer cuerpo (2).

6. Prótesis u ortesis (1) según la reivindicación 5, caracterizada por el hecho de que el segundo elemento elástico (59) está tensado o comprimido durante el 80% de un paso.

7. Prótesis u ortesis (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que la prótesis u ortesis (1) comprende un mecanismo de conversión mecánica (22) que comprende el tercer cuerpo (34, 47) y está configurado para convertir un cambio angular entre el primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) en un cambio de carga sobre el primer elemento elástico (30, 52), la prótesis u ortesis (1) comprende además medios de adaptación de relación (35, 36) que interactúan con el mecanismo de conversión mecánica (22) configurado para modificar la relación de conversión mediante la cual se realiza el cambio de carga sobre el elemento elástico (30, 52).

8. Prótesis u ortesis (1) según la reivindicación 7, caracterizada por el hecho de que el mecanismo de bloqueo (50) es un medio de adaptación que interactúa con el mecanismo de conversión mecánica (22) de tal manera que la relación de conversión del cambio angular durante la fase de flexión dorsal (II) es diferente de la relación de conversión del cambio angular durante la fase de flexión plantar (III), durante el ciclo de la marcha.

9. Prótesis u ortesis según la reivindicación 7 u 8, caracterizada por el hecho de que los medios de adaptación de relación (35, 36) son tales que, durante una rotación relativa del primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) en un primer sentido, la relación de conversión mencionada anteriormente es diferente de la relación realizada durante una rotación relativa del primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) en el sentido opuesto.

10. Prótesis u ortesis según la reivindicación 9, caracterizada por el hecho de que los medios de adaptación de relación son tales que la relación de conversión se modifica para que sea 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 la marcha, en comparación con la relación de conversión durante una rotación relativa del primer cuerpo (2) y el segundo cuerpo (3) en el sentido opuesto correspondiente a la fase de flexión plantar (III) de un ciclo de la marcha.

11. Prótesis u ortesis según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizada por el hecho de que los medios de adaptación de relación consisten en un mecanismo de bloqueo o frenado para bloquear y desbloquear uno del primer cuerpo (2), el segundo cuerpo (3) y el tercer cuerpo (24) respecto a otro de dichos cuerpos.

12. Prótesis u ortesis según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizada por el hecho de que los medios de adaptación de relación son accionados por un motor (37).

13. Prótesis u ortesis según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizada por el hecho de que los medios de adaptación de relación son accionados mecánicamente.

14. Prótesis u ortesis según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13, caracterizada por el hecho de que, además, está provista de medios activos de tensión previa configurados para cambiar la carga sobre el elemento elástico independientemente del mecanismo de conversión mecánica (22) que es de tipo pasivo.

15. Prótesis u ortesis según la reivindicación 14, caracterizada por el hecho de que dichos medios activos de tensión previa se controlan mediante medios de control, que adaptan la tensión previa sobre el elemento elástico en función del modo de marcha.