DE102004020368B4 - Artificial jointless foot - Google Patents
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Abstract
Künstlicher gelenkloser Fuß mit einem sich in einer Höhenrichtung von einem Sohlenbereich zu einem Knöchelbereich erstreckenden elastisch verformbaren Fersenaufbau (9) und einem sich in Längsrichtung vom Knöchelbereich zu einem Zehenbereich erstreckenden elastisch verformbaren Vorfußaufbau (10), wobei der Fersenaufbau (9) und/oder der Vorfußaufbau (10) wenigstens zwei in Höhenrichtung des Fersenaufbaus (9) beziehungsweise in Längsrichtung des Vorfußaufbaus (10) hintereinander angeordnete, zueinander bewegbare und einen variablen Zwischenraum (3; 22, 23) zwischen sich ausbildende Glieder (2, 5; 2, 11) aufweisen, und mit einem durch den Gehvorgang aktivierbaren Betätigungsmechanismus gekennzeichnet durch ein vom aktivierten Betätigungsmechanismus steuerbares Element, das in den variablen Zwischenraum (3, 22, 23) in einer den Abstand zwischen den Gliedern (2, 4; 2, 11) beeinflussenden Weise eingreift, und durch einen in Abhängigkeit vom Gehvorgang wirkenden Rückstellmechanismus für das steuerbare Element.Artificial jointless foot with an elastically deformable heel structure (9) extending in a height direction from a sole region to an ankle region and an elastically deformable forefoot structure (10) extending in the longitudinal direction from ankle region to a toe region, the heel structure (9) and / or the Forefoot structure (10) at least two elements (2, 5; 2, 11) which are arranged one behind the other in the height direction of the heel structure (9) or in the longitudinal direction of the forefoot structure (10) and which can be moved and form a variable space (3; 22, 23) and with an actuating mechanism which can be activated by the walking process, characterized by an element which can be controlled by the activated actuating mechanism and which engages in the variable intermediate space (3, 22, 23) in a manner influencing the distance between the limbs (2, 4; 2, 11) , and by a resetting mechanism acting depending on the walking process smus for the controllable element.
Description
Die Erfindung betrifft einen künstlichen gelenklosen Fuß mit einem sich in einer Höhenrichtung von einem Sohlenbereich zu einem Knöchelbereich erstreckenden elastisch verformbaren Fersenaufbau und einem sich in einer Längsrichtung vom Knöchelbereich zu einem Zehenbereich erstreckenden elastisch verformbaren Vorfußaufbau, wobei der Fersenaufbau und/oder der Vorfußaufbau wenigstens zwei in Höhenrichtung des Fersenaufbaus oder in Längsrichtung des Vorfußaufbaus hintereinander angeordnete, zueinander bewegbare und einen variablen Zwischenraum zwischen sich ausbildende Glieder aufweisen, und mit einem durch den Gehvorgang aktivierbaren Betätigungsmechanismus.The invention relates to an artificial jointless foot having an elastically deformable heel structure extending in a height direction from a sole region to an ankle region and an elastically deformable forefoot structure extending in a longitudinal direction from the ankle region to a toe region, the heel structure and / or the forefoot structure being at least two in Height direction of the heel structure or in the longitudinal direction of the forefoot structure arranged one behind the other, to each other movable and have a variable gap between them forming members, and with an activatable by the walking operation mechanism.
Ein derartiger Fuß ist beispielsweise aus der
Es ist seit langem bekannt, künstliche Füße in gelenkloser Form auszubilden, sodass die Gebrauchseigenschaften des künstlichen Fußes durch die elastische Verformbarkeit des für den Fußaufbau verwendeten Materials bestimmt werden. Es sind zahlreiche Konstruktionen bekannt, mit denen insbesondere die Gangcharakteristik des künstlichen Fußes verbessert werden soll. So ist es beispielsweise durch
Es ist ferner bekannt, Fersenteil und Vorfuß durch Blattfedern in Kombination mit luftgefüllten Kissen auszubilden, wobei durch den Luftdruck in den Kissen die Federung des Ganges variiert werden kann. Durch
Ein grundsätzliches Problem für die Auslegung eines künstlichen Fußes besteht darin, einen geeigneten Kompromiss für die Eignung des Fußes für seine Hauptbenutzungsarten, nämlich das Gehen und das Stehen, zu finden. Für ein sicheres Stehen auf einem künstlichen Fuß wäre ein harter, langer Vorfuß geeignet, der ein hohes Sicherheitsgefühl vermitteln würde. Mit einem derartigen harten und langen Vorfuß lässt sich aber keine brauchbare Gangdynamik realisieren. Für das Gehen, also das Abrollen über den Vorfuß, ist es vorteilhaft, einen verkürzten und weichen Vorfuß auszubilden, mit dem allerdings ein sicheres Gefühl im Stehen nicht zu verwirklichen ist. Die bisher realisierten Kompromisse, die sowohl ein möglichst natürliches Gehen wie auch ein sicheres Stehen ermöglichen, sind zufriedenstellend, aber wegen der Notwendigkeit, einen Kompromiss einzugehen, nicht optimal.A fundamental problem for the design of an artificial foot is to find a suitable compromise for the fitness of the foot for its main uses, namely walking and standing. For a secure standing on an artificial foot would be a hard, long forefoot suitable, which would convey a high sense of security. However, with such a hard and long forefoot no usable gait dynamics can be realized. For walking, so the rolling over the forefoot, it is advantageous to form a shortened and soft forefoot, with which, however, a secure feeling when standing is not feasible. The compromises that have been made so far, that allow both natural walking as well as safe standing, are satisfactory, but not optimal because of the need to compromise.
Aus der
Die
Auch aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen künstlichen Fuß der eingangs erwähnten Art in seinen Gebrauchseigenschaften zu verbessern.The present invention has for its object to improve an artificial foot of the type mentioned in its use properties.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein künstlicher gelenkloser Fuß der eingangs erwähnten Art gekennzeichnet durch ein vom aktivierten Betätigungsmechanismus steuerbares Element, das in den Zwischenraum in einer den Abstand zwischen den Gliedern beeinflussenden Weise eingreift, und durch einen in Abhängigkeit vom Gehvorgang wirkenden Rückstellmechanismus für das steuerbare Element.To solve this problem according to the invention an artificial jointless foot of the type mentioned above is characterized by an activated by the activated actuating mechanism element which engages in the space in a distance between the members influencing manner, and by a function of walking acting return mechanism for the controllable element.
Bei dem erfindungsgemäßen künstlichen Fuß wird somit durch das bewegbare Glied in den Aufbau des Fersenteils und/oder des Vorfußteils unmittelbar eingegriffen. Die Erfindung erschöpft sich somit nicht darin, die Federhärte des Vorfußes zu verstellen, sondern sieht eine reversibel durchzuführende Änderung des Aufbaus des Fersenteils und/oder Vorfußteils mittels des durch den Betätigungsmechanismus bewegbaren Gliedes vor. Insbesondere lässt sich erfindungsgemäß ein künstlicher Fuß erstellen, bei dem das bewegbare Glied so ausgebildet und angeordnet ist, dass es durch seine Bewegung die wirksame Länge des Vorfußes für den Gehvorgang und/oder die Höhe des Fersenteils verändert. Erfindungsgemäß ist es daher möglich, für das Stehen einen anderen Aufbau des Fußes zu verwenden als für den Gehvorgang, sodass die Notwendigkeit, einen Kompromiss zwischen den Eigenschaften des Fußes beim Gehen und beim Stehen einzugehen, beseitigt oder zumindest gemildert ist, da aufgrund der Modifikation des Aufbaus für das Gehen eine andere Struktur des Fußes verwendbar ist als für das Stehen.In the artificial foot according to the invention is thus directly intervened by the movable member in the structure of the heel part and / or the forefoot part. The invention thus does not exhaust itself to adjust the spring stiffness of the forefoot, but provides for a reversible change in the construction of the heel part and / or forefoot part by means of the member movable by the actuating mechanism. In particular, according to the invention, an artificial foot can be created in which the movable member is designed and arranged such that it changes the effective length of the forefoot for the walking process and / or the height of the heel part by its movement. According to the invention it is therefore possible to use a different structure of the foot for standing than for the walking, so that the need to compromise between the properties of the foot when walking and standing, eliminated or at least mitigated, since due to the modification of the Construction is suitable for going a different structure of the foot than for standing.
Der Betätigungsmechanismus, der das Glied bewegt, kann in zweckmäßigen Ausführungsformen durch eine Verformung des Fersenteils oder durch eine dorsale Verformung des Vorfußteils ausgelöst werden. Über die Verformung des Fersenteils lässt sich ein fester Auftritt detektieren, der erkennen lässt, dass ein Gehzyklus ausgeführt wird. Die Rückstellung kann in diesem Fall beispielsweise durch eine Dorsalverformung des Vorfußteils aktivierbar sein, sodass die Rückstellung während der Schwungphase erfolgt. Beim Stehen wird das Fersenteil regelmäßig nicht so stark belastet, sodass in diesem Fall der Betätigungsmechanismus nicht aktiviert wird. Die durch den Fersenauftritt ausgelöste Verschiebung des Gliedes muss daher so erfolgen, dass sich die wirksame Länge des Vorfußteils verkürzt, um das Gehen zu erleichtern. Wird das Fersenteil nicht belastet, verbleibt es bei einer größeren wirksamen Länge des Vorfußteils.The actuating mechanism which moves the member may in suitable embodiments be triggered by a deformation of the heel part or by a dorsal deformation of the forefoot part. The deformation of the heel part makes it possible to detect a firm appearance, which indicates that a walking cycle is being carried out. The provision can be activated in this case, for example, by a dorsal deformation of the forefoot part, so that the provision takes place during the swing phase. When standing, the heel part is regularly not so heavily loaded, so that in this case the actuating mechanism is not activated. The induced by the heel strike displacement of the limb must therefore be such that the effective length of the forefoot shortened to facilitate walking. If the heel part is not loaded, it remains at a greater effective length of the forefoot part.
Es ist auch möglich, den Betätigungsmechanismus durch eine dorsale Verformung des Vorfußteils auszulösen, die anzeigt, dass sich der Prothesenträger in einer Gehbewegung befindet, sodass für den nächsten Schritt die Verkürzung des Vorfußteils durchgeführt wird. Die Rückstellung kann dabei durch ein beispielsweise mechanisches Zeitglied bewirkt werden, das durch die den Betätigungsmechanismus auslösende Aktion des Fußes, also beispielsweise die Dorsalverformung des Vorfußteils, rückstellbar ist, sodass der Rückstellmechanismus nur wirksam wird, wenn die entsprechende Aktion bis zum Ablauf des Zeitgliedes unterbleibt.It is also possible to trigger the actuating mechanism by a dorsal deformation of the forefoot part, which indicates that the prosthesis wearer is in a walking motion, so that the shortening of the forefoot part is performed for the next step. The provision can be effected by an example mechanical timer, which is by the actuating mechanism triggering action of the foot, so for example the Dorsalverformung the forefoot part, resettable, so that the return mechanism is only effective if the corresponding action is omitted until the expiration of the timer.
Eine Aktivierung des Betätigungsmechanismus kann auch von außerhalb des Fußes erfolgen, beispielsweise durch einen Momentensensor an einer Unterschenkelprothese.Activation of the actuation mechanism may also be from outside the foot, for example, by a moment sensor on a lower leg prosthesis.
Das durch den Betätigungsmechanismus bewegte Glied kann ein starrer Hebel sein, der zwischen zwei Stellungen umschaltbar ist und in einer dieser Stellungen ein elastisches Verbindungsglied zwischen relativ dazu weniger elastischen Teilen des Vorfußteils überbrückt. Wenn der Betätigungsmechanismus durch eine Verformung des Fersenteils auslösbar ist, wird der starre Hebel in die Position bewegt, in der er das elastische Verbindungsglied nicht überbrückt, sodass das elastische Verbindungsglied während des Gehvorganges die wirksame Länge des Vorfußteils verkürzt. Die Rückstellung kann durch den Rückstellmechanismus erfolgen, der in diesem Fall durch eine Dorsalverformung des Vorfußhebels aktivierbar ist, sodass die Rückstellung am Ende jedes Abrollvorganges beim Gehen erfolgt und durch das Aufsetzen des Fersenteils neu ausgelöst wird.The moving member by the actuating mechanism may be a rigid lever which is switchable between two positions and bridges in one of these positions an elastic connecting member between relatively less elastic parts of the forefoot part. If the actuating mechanism is triggered by a deformation of the heel part, the rigid lever is moved to the position in which it does not bridge the elastic connecting member, so that the elastic connecting member during walking shortens the effective length of the forefoot part. The provision can be made by the return mechanism, which is activated in this case by a dorsal deformation of the forefoot lever, so that the provision is made at the end of each rolling process while walking and re-triggered by the placement of the heel.
Das durch den Betätigungsmechanismus bewegte Glied kann ferner ein starres Element, beispielsweise in Form eines Keils, sein, das in einen keilförmigen Zwischenraum hineinbewegbar ist. Der keilförmige Zwischenraum ist durch die Belastung in Richtung Verkleinerung des Keils verformbar. Diese Verformung wird durch die Bewegung des starren Elements in den keilförmigen Zwischenraum hinein verhindert. Der Betätigungsmechanismus für das Element kann sowohl durch den Fersenauftritt als auch durch die Dorsalverformung des Vorfußteils aktiviert werden. Als Rückstellmechanismus eignet sich vorzugsweise ein mechanisches Zeitglied, das durch eine Bewegung des Fußes zurückgestellt wird. Durch das Bewegen des starren Elements in den keilförmigen Zwischenraum hinein kann das Vorfußteil im Bereich des Zwischenraums starrer ausgebildet sein, sodass hierdurch die für das Stehen sinnvolle Konfiguration verwirklicht wird und für einen detektierten Gehvorgang der Keil aus dem keilförmigen Zwischenraum heraus bewegt werden muss. Alternativ kann das starre Element in den keilförmigen Zwischenraum für die Gehbewegung hinein gezogen werden, wenn sich der keilförmige Zwischenraum beispielsweise im Fersenteil befindet und durch das in den Zwischenraum hinein bewegte starre Element die wirksame Höhe des Fersenteils vergrößert wird, wodurch während des Gehvorganges die wirksame Länge des Vorfußteils verringert wird.The member moved by the actuating mechanism may further be a rigid element, for example in the form of a wedge, which is movable into a wedge-shaped space. The wedge-shaped gap is deformable by the load in the direction of reduction of the wedge. This deformation is prevented by the movement of the rigid element into the wedge-shaped gap. The actuation mechanism for the element can be activated by both the heel strike and the dorsal deformation of the forefoot part. As a return mechanism is preferably a mechanical timer, which is reset by a movement of the foot. By moving the rigid element into the wedge-shaped intermediate space, the forefoot part can be made more rigid in the region of the intermediate space, so that the meaningful configuration for standing is realized and the wedge has to be moved out of the wedge-shaped intermediate space for a detected walking process. Alternatively, the rigid member may be pulled into the wedge-shaped space for the walking motion when the wedge-shaped gap is in the heel portion, for example, and the effective height of the heel portion is increased by the rigid member moving into the gap, thereby providing the effective length during walking of the forefoot part is reduced.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Betätigungsmechanismus eine Pumpanordnung für ein Fluid beinhalten und das durch den Betätigungsmechanismus steuerbare Element ein in dem Zwischenraum angeordnetes mit dem Fluid füllbares Kissen sein. Für eine derartige Ausführungsform ist ein Rückstellmechanismus in Form eines Zeitgliedes besonders zweckmäßig. Als Fluid können vorzugsweise Luft oder eine Flüssigkeit eingesetzt werden.In another embodiment of the invention, the actuation mechanism may include a pumping arrangement for a fluid, and the element controllable by the actuation mechanism may be a fluid fillable pad disposed in the space. For such an embodiment, a return mechanism is in shape a timer particularly useful. As fluid preferably air or a liquid can be used.
Der Rückstellmechanismus kann auch von außerhalb des Fußes betätigt werden, beispielsweise mittels eines aus dem Fußaufbau herausgeführten Bowdenzugs, der auch manuell bedienbar sein kann.The return mechanism can also be operated from outside the foot, for example by means of a guided out of the foot assembly Bowden cable, which can also be operated manually.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments illustrated in the figures. Show it:
In allen Zeichnungsfiguren ist ein Fußeinsatz eines künstlichen Fußes dargestellt, der in bekannter Weise von einer Kosmetikhülle
Der Fußeinsatz weist ein festes Adapterglied
Das plattenförmige Federelement
Der Vorfußaufbau
Der so beschriebene Fußaufbau besteht somit aus einem Fersenaufbau
Bei dem in
An dem plattenförmigen Ansatz
Bei einer in der Phase b) dargestellten starken Fersenbelastung, wie sie beim Gehen auftritt, wird der elastische Keil
Beim Abrollen des künstlichen Fußes über den Vorfußaufbau
Auf diese Weise gelingt eine automatische Anpassung der wirksamen Vorfußlänge des künstlichen Fußes für das Stehen einerseits und das Gehen andererseits.In this way, an automatic adjustment of the effective forefoot length of the artificial foot for standing on the one hand and walking on the other hand succeeds.
Das in
In der in
Wird gemäß der Phase b) in
Die Rückstellung in die für das Stehen günstige Phase a) kann mit einem (nicht dargestellten) Rückstellmechanismus beispielsweise auch manuell über einen Bowdenzug erfolgen.The provision in the favorable for standing phase a) can be done with a (not shown) return mechanism, for example, manually via a Bowden cable.
Bei dem in
Der Keil
Verlässt der Patient die in Phase a) dargestellte Stehphase und beginnt einen Gehvorgang, setzt er in Phase b) mit seinem Gewicht auf die Ferse auf und drückt den elastischen Keil
Bei dem in
Bei dem in
Das Kissen
Für die Rückstellung des aufgepumpten Kissens
Durch das Aufpumpen des Kissens
Die dargestellten Ausführungsbeispiele lassen erkennen, dass eine durch eine Fußaktion selbst ausgelöste Veränderung der wirksamen Vorfußlänge erzielt wird, indem entweder die tatsächliche Länge des Vorfußaufbaus
Claims (14)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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