CH686225A5 - Foot prosthesis with curved ankle part - Google Patents
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Abstract
Description
1 1
CH 686 225 A5 CH 686 225 A5
2 2nd
Beschreibung description
Im Stand der Technik gibt es verschiedene Arten von mechanischen Vorrichtungen, mit denen versucht wird, das Fussprothesenproblem zu lösen. Zu den üblichen älteren Vorrichtungen gehört die von Lange, US 2 075 583, welche ein Gummiformstück aufweist, das in gebrauchsfähiger Beziehung zu einem starren metallischen Kern befestigt ist. Exemplarisch für die letzten Entwicklungen auf dem Gebiet ist Poggi, US 4 645 509, wobei es sich um einen prothetischen Fuss handelt, der einen monolithischen Längsträger oder Balken mit relativ massiven Proportionen aufweist, welcher dazu bestimmt ist, auf die Belastung durch den Körper eines Amputierten während Gehens, Rennens, Springens und dgl. anzusprechen und die resultierende gespeicherte Energie freizusetzen, um Hub und Schub des Fusses zu erzeugen, die den natürlichen Schritt des Amputierten ergänzen. There are various types of mechanical devices in the prior art that attempt to solve the prosthetic foot problem. One of the common older devices is that of Lange, US 2,075,583, which has a molded rubber piece that is attached to a rigid metallic core in a serviceable relationship. Exemplary of recent developments in the field is Poggi, US 4,645,509, which is a prosthetic foot that has a monolithic side member or beam with relatively massive proportions that is designed to accommodate the stress of an amputee's body during walking, running, jumping, and the like, and releasing the resulting stored energy to create foot lift and thrust that complement the amputee's natural stride.
Alle bekannten Vorrichtungen haben jedoch beträchtliche Nachteile, insbesondere die Bauteile der Prothesen, wie in Lange, sind zu schwer und zu steif oder sind, wie bei Poggi, zu massiv und monolithisch, um auf Nuancen von Spannungsgradienten richtig anzusprechen, die für den menschlichen Fuss charakteristisch sind. However, all known devices have considerable disadvantages, in particular the components of the prostheses, such as in Lange, are too heavy and too stiff or, as with Poggi, are too massive and monolithic to properly respond to nuances of voltage gradients that are characteristic of the human foot are.
Einer der Hauptfaktoren, der die Erzeugung eines wirklich erfolgreichen prothetischen Fusses blockiert hat, war die Fixierung des Standes der Technik auf die Duplizierung der baulichen Aspekte der Skelett- und Muskelkomponenten eines tatsächlichen menschlichen Fusses. In vielen Fällen, wie z.B. bei Poggi, US 4 645 509, oben erwähnt, wird versucht, sogar die Zehen des Fusses zu duplizieren, indem eine Nachahmung derselben vorgesehen wird. Es ist diese Fixierung auf die mechanischen Elemente des menschlichen Fusses, welche den Stand der Technik auf einen Versuch beschränkt hat, die Einzelteile des menschlichen Fusses zu duplizieren, eine Tendenz, für die sich bei Gajdos, US 3 335 428, ein besonderes Beispiel findet. One of the major factors that has blocked the creation of a truly successful prosthetic foot has been the fixation of the prior art to duplicating the structural aspects of the skeletal and muscle components of an actual human foot. In many cases, such as in Poggi, US 4,645,509, mentioned above, attempts are made to even duplicate the toes of the foot by imitating them. It is this fixation on the mechanical elements of the human foot that has limited the prior art to an attempt to duplicate the individual parts of the human foot, a tendency for which Gajdos, US 3,335,428, is a particular example.
Das US-Patent 5 037 444 des Anmelders, das am 6. Äugst 1991 ausgegeben worden ist, offenbart gewisse Prinzipien, die sich auf einen prothetischen Fuss beziehen, der durch einen Vorderfussteil und einen Fersenteil gekennzeichnet ist, die permanent oder lösbar miteinander verbunden sein können, wodurch sowohl der Vorderfussteil als auch der Fersenteil gegen entsprechend aufgebaute Fersen-und Fussteile leicht ausgetauscht werden können. Diese Austauschbarkeit gestattet eine Grössenein-stellung oder das Vorsehen von unterschiedlichen Federkonstanten, um eine Anpassung an die Grösse des Fusses des Amputierten oder an den Schritt und das Gewicht des Amputierten vorzunehmen, was einen fast unendlichen Bereich von Kombinationen von Federkonstante und Grösse für den Amputierten ergibt und einen natürlichen Schritt und einen federnden Gang gestattet, die durch bekannte prothetische Vorrichtungen bislang nicht erzielbar gewesen sind. Bei der Erfindung gemäss dem US-Patent 5 037 444 des Anmelders wird eine horizontale Befestigungsfläche zur Befestigung der Prothese an einem Pylon benutzt, wobei diese horizontale Befestigungsfläche aber einige Beschränkungen hinsichtlich Grösse, Gewicht und Leistungsfähigkeit der Prothese sowie Schwierigkeiten und Fertigungskosten mit sich bringt, die durch die vorliegende Erfindung vermieden werden sollen. Applicant's U.S. Patent 5,037,444, issued Aug. 6, 1991, discloses certain principles relating to a prosthetic foot characterized by a forefoot portion and a heel portion which may be permanently or releasably connected , whereby both the forefoot part and the heel part can be easily replaced with correspondingly constructed heel and foot parts. This interchangeability allows a size adjustment or the provision of different spring constants in order to adapt to the size of the amputee's foot or to the step and weight of the amputee, which results in an almost infinite range of combinations of spring constant and size for the amputee and allows a natural step and a resilient gait that have not previously been achieved by known prosthetic devices. In the applicant's U.S. Patent No. 5,037,444, a horizontal mounting surface is used to attach the prosthesis to a pylon, but this horizontal mounting surface places some limitations on the size, weight, and performance of the prosthesis, as well as difficulties and manufacturing costs to be avoided by the present invention.
Die Erfindung schafft deshalb eine Fussprothese wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist. The invention therefore creates a prosthetic foot as characterized in claim 1.
Die erfindungsgemasse Fussprothese umfasst unter anderem einen Vorderfussteil und einen Fersenteil, welche permanent oder dauerhaft miteinander verbunden sein können, wobei der Vorderfussteil einen sich aufwärts erstreckenden Befestigungsabschnitt hat, der die Herstellung erleichtert und Widerstand gegen Drehung schafft. Sowohl der Vorderfussteil als auch der Fersenteil sind vorzugsweise leicht gegen entsprechend aufgebaute Vorderfuss- und Fersenteile austauschbar, um unterschiedliche Federkonstanten vorsehen oder eine Anpasssung an die Grösse des Fusses des Amputierten oder den Schritt und das Gewicht des Amputierten vornehmen zu können. Weitere Einstellungen können durch die zusätzliche Verwendung eines Hilfsknöchelfederteils vorgenommen werden. Deshalb kann eine fast unendliche Kombination von Federkonstante und Grösse für den Amputierten vorgesehen werden, wodurch ein natürlicher Schritt und ein federnder Gang erzielt werden, die durch bekannte prothetische Vorrichtungen nicht erzielt werden können. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. The prosthetic foot according to the invention comprises, inter alia, a forefoot part and a heel part, which can be permanently or permanently connected to one another, the forefoot part having an upwardly extending fastening section which facilitates manufacture and creates resistance to rotation. Both the forefoot part and the heel part are preferably easily interchangeable with appropriately constructed forefoot and heel parts in order to provide different spring constants or to be able to adapt to the size of the amputee's foot or the step and weight of the amputee. Additional settings can be made by using an auxiliary ankle spring part. Therefore, an almost infinite combination of spring constant and size can be provided for the amputee, whereby a natural step and a resilient gait are achieved, which cannot be achieved by known prosthetic devices. Further refinements of the invention are characterized in the dependent claims.
So kann der Vorderfussteil, z.B. einen Zehabschnitt, einen Ristabschnitt, einen gekrümmten Fussknöchel- oder Fusswurzelabschnitt und einen sich aufwärts erstreckenden Befestigungsabschnitt haben, die alle so aufgebaut sind, dass sie keine abnehmende Dicke aufzuweisen brauchen. Ausserdem kann ein Fersenteil vorgesehen sein, der einen Befestigungsabschnitt hat, welcher an der Schnittstelle des Rist- und des Zehabschnitts des Vorderfussteils befestigt ist, und ein Fersenabschnitt, welcher sich über den gekrümmten Fussknöchelabschnitt und den Befestigungsabschnitt des Vorderfussteils hinaus erstreckt. Der Fersenabschnitt kann sich über den gekrümmten Knöchelabschnitt und den Befestigungsabschnitt des Vorderfussteils hinaus erstrecken. The forefoot part, e.g. have a toe section, an instep section, a curved ankle or root section and an upwardly extending fastening section, all of which are constructed so that they do not need to have a decreasing thickness. In addition, a heel part can be provided which has a fastening section which is fastened at the intersection of the instep and toe section of the forefoot part and a heel section which extends beyond the curved ankle section and the fastening section of the forefoot part. The heel section may extend beyond the curved ankle section and the attachment section of the forefoot part.
Der Vorderfussteil kann, wie oben erwähnt, mit unterschiedlichen Grössen und Federkonstanten versehen werden, und ein Hilfsfussknöchelteil kann benutzt werden, was gestattet, ihn dem Gang, dem Gewicht und dem Aktivitätsgrad des Amputierten ohne weiteres anzupassen. Entsprechend kann der Vorderfussteil mit dem Fersenteil des Fusses lösbar verbunden werden, um zu gestatten, unterschiedliche Grössen des Fersenteils mit unterschiedlichen Federkonstanten in gebrauchsfähiger Beziehung zu dem Vorderfussteil zu befestigen. As mentioned above, the forefoot part can be provided with different sizes and spring constants, and an auxiliary ankle part can be used, which allows it to be easily adapted to the gait, the weight and the level of activity of the amputee. Accordingly, the forefoot part can be releasably connected to the heel part of the foot to allow different sizes of the heel part with different spring constants to be attached in useful relation to the forefoot part.
Der Vorderfuss- als auch der Fersenteil und ggf. der Hilfsknöchel können hergestellt werden aus überlagerten Laminaten, die durch ein Einbettpolymer in gebrauchsfähiger Beziehung gehalten werden, und bei dem weiter vorzugsweise der Zeh-, Rist-, Knöchel- und Befestigungsabschnitt des Vor5 The forefoot as well as the heel part and, if necessary, the auxiliary ankle can be produced from superimposed laminates, which are kept in a usable relationship by an embedding polymer, and in which the toe, instep, ankle and fastening section of the fore5 is further preferred
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derfussteils, der Fersenabschnitt des Fersenteils und ggf. die Hilfsknöchelbefestigung zu einer Biegespannung in der Lage sind, welche durch die Anzahl der Laminate und Polymere in dem Zeh-, Rist-, Knöchel- und Befestigungsabschnitt des Vorderfussteils, in dem Fersenabschnitt des Fersenteils und in der Hilfsknöchelbefestigung bestimmt wird. derfussteils, the heel section of the heel part and possibly the ankle attachment to a bending stress, which is due to the number of laminates and polymers in the toe, instep, ankle and fastening section of the forefoot part, in the heel section of the heel part and in Auxiliary ankle attachment is determined.
Der Vorderfussteil kann aus durchgehenden, integral und simultan hergestellten Zeh-, Rist-, Knöchel-und Befestigungsabschnitten bestehen, wobei diese Abschnitte als ein einheitliches Gebilde durch Polymertränkung von übereinander angeordneten Verstärkungsschichten hergestellt werden können, welche in der gewünschten Konfiguration des Vorderfussteils gehalten werden, und wobei der Zeh-, Rist-, Knöchel- und Befestigungsabschnitt vorzugsweise zu einer Federspannung in der Lage sind, die durch Energiespeicherung erzeugt wird, wodurch die Beaufschlagung der Zehabschnitte mit Biegemomenten zu einer gleichförmigen Übertragung der Federspannung über den Ristabschnitt und über den gekrümmten Knöchelabschnitt des Vorderfussteils zu dem Befestigungsabschnitt desselben führt. The forefoot part may consist of continuous, integrally and simultaneously manufactured toe, instep, ankle and fastening sections, which sections can be made as a unitary structure by polymer impregnation of reinforcing layers arranged one above the other, which are held in the desired configuration of the forefoot part, and wherein the toe, instep, ankle, and attachment portion are preferably capable of spring tension created by energy storage, thereby applying bending moments to the toe portions to uniformly transmit the spring tension across the instep portion and across the curved ankle portion of the forefoot leads to the attachment portion thereof.
Alternativ kann Material mit zerhackten Fasern oder anderes geeignetes Verstärkungsmaterial statt der vorgenannten Laminate oder zusätzlich zu denselben benutzt werden. Alternatively, chopped fiber material or other suitable reinforcing material may be used in place of, or in addition to, the aforementioned laminates.
Der gekrümmte Knöchelabschnitt des Vorderfussteils kann an seinem oberen Ende aus dem oberen Befestigungsabschnitt bestehen und sich an seinem unteren Ende in den Ristabschnitt erstrecken und diesen bilden, wobei das untere Ende, der gekrümmte Knöchelabschnitt und der obere Befestigungsabschnitt eine etwa gleichmässige Dicke quer zu ihren Längsachsen aufweisen. Ebenso können der Fersenteil und seine verschiedenen Abschnitte mit einer ungefähr gleichmässigen Dicke quer zu ihren Längsachsen versehen sein. The curved ankle section of the forefoot part may consist of the upper fastening section at its upper end and extend into and form the instep section at its lower end, the lower end, the curved ankle section and the upper fastening section having an approximately uniform thickness transverse to their longitudinal axes . Likewise, the heel part and its various sections can be provided with an approximately uniform thickness transverse to their longitudinal axes.
Die vorgenannte Hilfsknöchelbefestigung, die dem Knöchelabschnitt des Vorderfussteils vorzugsweise zugeordnet ist, dient dazu, den Widerstand des Knöchelabschnitts gegen Belastungen zu steigern, die auf den Zehabschnitt des Vorderfussteils ausgeübt werden. Das Prinzip des Hilfsfussknö-chels beinhaltet das Vorsehen von Fussknöchelteilen, die durch unterschiedliche Federkonstanten gekennzeichnet sind, was gestattet, den Widerstand des Knöchelabschnitts gegen Biegung genau auf das Gewicht, den Aktivitätsgrad und andere Eigenschaften der Person, für die der Fuss eingestellt wird, einzustellen. The aforementioned auxiliary ankle fastening, which is preferably associated with the ankle section of the forefoot part, serves to increase the resistance of the ankle section against loads which are exerted on the toe section of the forefoot part. The principle of the auxiliary ankle includes the provision of ankle parts, which are characterized by different spring constants, which allows the resistance of the ankle section to bending to be adjusted precisely to the weight, the level of activity and other properties of the person for whom the foot is being adjusted.
Die Polymere, die benutzt werden, um die Faserschichten einzubetten, sind vorzugsweise durch Elastizität und Flexibilität gekennzeichnet, so dass sich der Vorderfuss- und der Fersenteil proportional zu der Berührung des Vorderfussteils mit einer benachbarten Oberfläche biegen können, was bewirkt, dass die resultierende Energie gespeichert und anschliessend freigegeben wird, wenn der Gang des amputierten, der Schub- und Hubkomponenten beinhaltet, zur Ausnutzung der gespeicherten Energie und infolgedessen zu einer Verringerung der durch den Amputierten aufgewandten Energie führt. Es gibt eine allmähliche Zunahme der Steifigkeit, wenn der Hebelarm des Zehabschnitts des Vorderfussteils sich aufgrund einer allmählichen Biegung desselben verkürzt. The polymers used to embed the fiber layers are preferably characterized by elasticity and flexibility so that the forefoot and heel parts can bend in proportion to the contact of the forefoot part with an adjacent surface, causing the resulting energy to be stored and is then released when the gait of the amputee, which includes thrust and lifting components, leads to the utilization of the stored energy and consequently to a reduction in the energy used by the amputee. There is a gradual increase in stiffness as the lever arm of the toe section of the forefoot part shortens due to a gradual bending thereof.
Um der Fussprothese einen kosmetischen Aspekt zu geben, nachdem der Fuss richtig angepasst worden ist, und zu gewährleisten, dass der Vorder-fuss- und der Fersenteil sowie ggf. der Hilfsfuss-knöchel richtig ausgewogen sind und die geeignete Grösse haben, kann die Prothese in eine geeignet geformte Hülle eingekapselt werden, um die Benutzung mit einem herkömmlichen Schuh zu erleichtern. Die Hülle muss ausreichend biegsam sein, damit sie die freie Biegung des Vorderfuss- und des Fersenteils sowie ggf. des Hilfsfussknöchels nicht behindert, wobei aber wegen der inhärenten federnden und spannungsabsorbierenden Eigenschaften des Fusses wenig Abhängigkeit von der zusätzlichen Abfederungswirkung der Hülle benötigt. In order to give the prosthetic foot a cosmetic aspect after the foot has been properly adjusted and to ensure that the forefoot and heel parts and, if necessary, the auxiliary ankle are properly balanced and of the appropriate size, the prosthesis in a suitably shaped shell can be encapsulated to facilitate use with a conventional shoe. The sleeve must be sufficiently flexible so that it does not hinder the free bending of the forefoot and heel parts and, if applicable, the auxiliary ankle, but due to the inherent resilient and stress-absorbing properties of the foot, little dependence on the additional cushioning effect of the sleeve is required.
Infolgedessen ist die Fussprothese nach der Erfindung gekennzeichnet durch extrem leichtes Gewicht, augenblickliches Ansprechen auf ausgeübte Belastungen und entsprechend augenblickliches Abgeben der gespeicherten Energie, wenn der Gang des Trägers anzeigt, dass die gespeicherte Energie freigegeben werden soll. Darüber hinaus kann der Fuss ohne weiteres in gebrauchsfähiger Beziehung zu herkömmlichen Zusatzpylonen und -kupplungen befestigt werden und kann feinabgestimmt werden, indem die Eigenschaften des Vorderfuss- und des Fersenteils sowie ggf. des Hilfsfussknöchels so abgestimmt werden, dass das endgültige operative Ansprechen auf die Bedürfnisse des Trägers erzielt wird. As a result, the prosthetic foot according to the invention is characterized by extremely light weight, instantaneous response to exerted loads and corresponding instantaneous release of the stored energy when the wearer's gait indicates that the stored energy should be released. In addition, the foot can be easily attached in a serviceable relationship to conventional auxiliary pylons and couplings and can be fine-tuned by adjusting the properties of the forefoot and heel parts and, if applicable, the auxiliary ankle so that the final operative response to the needs of the Carrier is achieved.
Infolgedessen kann der Träger des Fusses eine grosse Vielfalt von Aktivitäten entwickeln, die in der Vergangenheit wegen der baulichen Beschränkungen und der entsprechenden Leistungen der bekannten Prothesen ausgeschlossen waren. Der Fuss hält Laufen, Springen und andere Aktivitäten aus und kann auf dieselbe Weise wie der normale Fuss des Trägers benutzt werden. As a result, the wearer of the foot can develop a wide variety of activities that were excluded in the past due to the structural limitations and the corresponding performance of the known prostheses. The foot can withstand running, jumping and other activities and can be used in the same way as the normal foot of the wearer.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt Embodiments of the invention are described below with reference to the drawings. It shows
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils einer erfin-dungsgemäss aufgebauten Prothese, 1 is a side view of part of a prosthesis constructed according to the invention,
Fig. 2 eine Ansicht in Draufsicht und im Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1, 2 is a view in plan view and in section along the line 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 eine Vorderansicht nach der Linie 3-3 in Fig. 2, und Fig. 3 is a front view along the line 3-3 in Fig. 2, and
Fig. 4 eine Teilschnitt- und Seitenansicht nach der Linie 4-4 in Fig. 2. 4 is a partial sectional and side view along the line 4-4 in Fig. 2nd
Die Zeichnungen und insbesondere die Fig. 1 und 2 zeigen eine Fussprothese 10, die gemäss der Erfindung aufgebaut ist und einen Vorderfussteil 80 und einen Fersenteil 84 aufweist, welche durch Schrauben- und Mutternkombinationen 104, denen lastübertragende metallische Platten 106 zugeordnet sind, gebrauchsfähig und lösbar miteinander verbunden sind. Wenn es angezeigt ist, können der Vorderfuss- und der Fersenteil dauerhaft aneinander befestigt werden, beispielsweise durch Epoxy-klebstoff od.dgl. The drawings, and in particular FIGS. 1 and 2, show a prosthetic foot 10 which is constructed in accordance with the invention and has a forefoot part 80 and a heel part 84 which are usable and detachable by screw and nut combinations 104 to which load-transmitting metallic plates 106 are assigned are interconnected. If it is indicated, the forefoot and heel parts can be permanently attached to each other, for example by epoxy or the like.
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Der Vorderfussteil 80 der Prothese 10 weist einen im wesentlichen starren oberen Befestigungsabschnitt 92, einen gekrümmten Fussknöchel- oder Fusswurzelabschnitt 94, einen Rist- oder Spannabschnitt 96 und einen Zehabschnitt 82 auf. Die Abschnitte 92, 94, 96 und 82 des Vorderfussteils 80 werden vorzugsweise einstückig und gleichzeitig aus mehreren Schichten, die in gehärtetes, biegsames Polymer eingebettet werden, hergestellt. Alternativ kann zerhackte Fasern enthaltendes oder anderes geeignetes Verstärkungsmaterial statt der oder zusätzlich zu den vorgenannten Schichten benutzt werden. The forefoot part 80 of the prosthesis 10 has a substantially rigid upper fastening section 92, a curved ankle or root section 94, an instep or instep section 96 and a toe section 82. The sections 92, 94, 96 and 82 of the forefoot part 80 are preferably made in one piece and at the same time from several layers which are embedded in hardened, flexible polymer. Alternatively, chopped fiber containing or other suitable reinforcing material can be used instead of or in addition to the aforementioned layers.
Der Befestigungsabschnitt 92 weist zwei mittig angeordnete Öffnungen 88 auf (Fig. 4). Der Befestigungsabschnitt 92 ist im wesentlichen starr und in der Lage, Torsions-, Schlag- und andere Belastungen auszuhalten, die auf ihn durch den Vorderfussteil 80 und den Fersenteil 84 der Prothese ausgeübt werden. Darüberhinaus bewirkt die inhärente Steifigkeit des Befestigungsabschnitts 92 die wirksame Übertragung der vorgenannten Belastungen, die auf ihn ausgeübt werden, auf einen geeigneten zusätzlichen prothetischen Pylon 30 durch Schrauben- und Mutternkombinationen 98, die über Öffnungen 88 mit einer Pylonkupplung 90 verbunden sind. Eine Schraube 100 oder andere geeignete Befestigungsmittel halten den Zusatzpylon 30 in der Kupplung 90 fest. The fastening section 92 has two centrally arranged openings 88 (FIG. 4). The attachment portion 92 is substantially rigid and is capable of withstanding torsional, impact, and other stresses exerted on it by the forefoot 80 and heel 84 of the prosthesis. In addition, the inherent stiffness of the attachment portion 92 causes the effective transfer of the aforementioned loads which are exerted thereon to a suitable additional prosthetic pylon 30 by screw and nut combinations 98 which are connected to a pylon coupling 90 via openings 88. A screw 100 or other suitable fastening means hold the additional pylon 30 in the coupling 90.
In der besonderen Ausführungsform, die in den Fig. 1-4 gezeigt ist, ist der Hilfsknöchel 86 zwischen der Kupplung 90 und dem Vorderfussteil 80 angeordnet und ist in gebrauchsfähiger Beziehung zu dem Knöchelabschnitt 94 des Knöchelteils durch die Verwendung von mittig angeordneten Öffnungen in einem Befestigungsabschnitt 102 des Knöchelteils 86 befestigt, wobei diese Öffnungen mit den Öffnungen 88 des Befestigungsabschnitts 92 des Knöchelteils im wesentlichen ausgerichtet sind. Die Schrauben- und Mutternkombinationen 98 halten die verschiedenen Bauteile in der vorgenannten gebrauchsfähigen Beziehung. Alternative Ausführungsformen würden das Befestigen des Hilfsknöchels 86 an einer rückwärtigen Oberfläche des Befestigungsabschnitts 92 beinhalten. In the particular embodiment shown in Figs. 1-4, the auxiliary ankle 86 is disposed between the coupling 90 and the forefoot part 80 and is operatively related to the ankle portion 94 of the ankle portion through the use of centrally located openings in an attachment portion 102 of the ankle portion 86, these openings being substantially aligned with the openings 88 of the attachment portion 92 of the ankle portion. The bolt and nut combinations 98 hold the various components in the aforementioned serviceable relationship. Alternative embodiments would include attaching the auxiliary ankle 86 to a rear surface of the attachment portion 92.
In der bevorzugten Ausführungsform dienen die Schrauben- und Mutternkombinationen 104 in Verbindung mit den lastübertragenden metallischen Platten 106 zum Befestigen des Fersenteils 84 in gebrauchsfähiger Beziehung zu dem Vorderfussteil 80 der Prothese. Diese Art der Befestigung erleichtert das Anbauen oder Abbauen von ausgewählten Fersenteilen 84 in gebrauchsfähiger Beziehung zu ausgewählten Vorderfussteilen 80, was somit gestattet, einen breiten Bereich von unterschiedlichen Grössen und Spannungsbelastungsansprechei-genschaften zueinander in Beziehung zu setzen, um die optimale funktionale Entsprechung zwischen dem Vorderfussteil 80 und dem Fersenteil 84 zu erreichen. In the preferred embodiment, the bolt and nut combinations 104, in conjunction with the load-bearing metallic plates 106, are used to secure the heel portion 84 in operable relationship with the forefoot portion 80 of the prosthesis. This type of attachment facilitates the attachment or detachment of selected heel parts 84 in operable relationship with selected forefoot parts 80, thus allowing a wide range of different sizes and stress response characteristics to be related to one another to provide the optimal functional correspondence between the forefoot part 80 and reach the heel 84.
Ein Hilfsknöchelteil 86 kann benutzt werden, um die Flexibilität des Vorderfussteils 80 zu verringern. Der Hilfsknöchel 86 besteht aus Faserschichten derselben Art wie die verschiedenen Teile der Prothese 10. In der bevorzugten Ausführungsform weist der Hilfsknöchel 86 einen Befestigungsabschnitt 102 auf, der der Kupplung 90 und dem oberen Befestigungsabschnitt 92 des Vorderfussteils 80 wirkungsmässig zugeordnet ist und vorzugsweise zwischen denselben angeordnet ist. Der Hilfsknöchel 86 wird vorzugsweise in gebrauchsfähiger Beziehung zu dem gekrümmten Knöchelabschnitt 94 des Vorderfussteils 80 durch die vorgenannte Montage der Kupplung 90 mit den Schrauben- und Mutternkombinationen 98 befestigt. An seinem zu dem Befestigungsabschnitt 102 entgegengesetzten Ende hat das Knöchelteil 86 einen sich in der Dicke verjüngenden Abschnitt 108, der eine variierende Biegsamkeit auf der Länge des Knöchelteils 86 erzeugt und ausserdem die Wahrscheinlichkeit verringert, dass das Knöchelteil 86 in seiner kooperativen Beziehung zu dem Vorderfussteil 80 und der kosmetischen Hülle der Prothese, die weiter unten ausführlicher beschrieben ist, unerwünscht behindert oder blockiert wird. In alternativen Ausführungsformen ist diese Verjüngung zur Ausführung der Erfindung nicht erforderlich, so dass das Knöchelteil 86 demgemäss mit einer relativ gleichmässigen Dicke über seiner Länge versehen sein kann. An auxiliary ankle portion 86 may be used to reduce the flexibility of the forefoot portion 80. The auxiliary ankle 86 consists of layers of fiber of the same type as the different parts of the prosthesis 10. In the preferred embodiment, the auxiliary ankle 86 has a fastening section 102 which is operatively associated with the coupling 90 and the upper fastening section 92 of the forefoot part 80 and is preferably arranged between them . The auxiliary ankle 86 is preferably secured for use in relation to the curved ankle portion 94 of the forefoot 80 by the aforementioned assembly of the coupling 90 with the bolt and nut combinations 98. At its end opposite the attachment portion 102, the ankle portion 86 has a tapered portion 108 that creates a varying flexibility along the length of the ankle portion 86 and also reduces the likelihood that the ankle portion 86 will cooperate with the forefoot portion 80 and the cosmetic sheath of the prosthesis, which is described in more detail below, is undesirably hindered or blocked. In alternative embodiments, this taper is not required to carry out the invention, so that the ankle part 86 can accordingly be provided with a relatively uniform thickness over its length.
In der bevorzugten Ausführungsform ist das Hilfsknöchelteil 86 an dem relativ innen gelegenen Radius des gekrümmten Knöchelabschnitts 94 befestigt, so dass die erwartete Aufwärtsbiegung des Zehabschnitts 82 des Vorderfussteils 80, was im folgenden noch näher beschrieben ist, später eine Verformung des Hilfsknöchels 86 sowie eine Verformung des Knöchelabschnitts 94 bewirken wird, durch die die Verformungswiderstands- und die Energiespeicherungseigenschaften des Hilfsknö-chelteils 86 mit denen des Knöchelabschnitts 94 wirksam kombiniert werden. Alternative Ausführungsformen wurden das Befestigen des Hilfsknöchels 86 an der rückwärtigen Oberfläche des Befestigungsabschnitts 92 und weiter das Befestigen des sich in der Dicke verjüngenden Hilfsknöchelab-schnitts 108 an einer unteren Oberfläche 62 des Knöchelabschnitts 94 beinhalten, um die vorgenannte gewünschte Kombination aus den Verformungswiderstands- und den Energiespeicherungsei-genschaften des Hilfsknöchelteils 86 mit denen des Knöchelabschnitts 94 zu erzielen. In the preferred embodiment, the auxiliary ankle portion 86 is attached to the relatively inner radius of the curved ankle portion 94 so that the expected upward bend of the toe portion 82 of the forefoot portion 80, which will be described in more detail below, will later result in a deformation of the auxiliary ankle 86 and a deformation of the Ankle section 94 will effect, through which the deformation resistance and energy storage properties of the auxiliary ankle part 86 are effectively combined with those of the ankle section 94. Alternative embodiments would include attaching the auxiliary ankle 86 to the rear surface of the attachment portion 92 and further attaching the tapered auxiliary ankle portion 108 to a lower surface 62 of the ankle portion 94 to provide the aforesaid desired combination of the resistance to deformation and To achieve energy storage properties of the auxiliary ankle part 86 with those of the ankle section 94.
Das Hilfsknöchelteil 86 kann mit unterschiedlichen Schichtzahlen versehen werden, um es für Belastungen, die durch den Knöchelabschnitt 94 übertragen werden, mehr oder weniger biegsam zu machen. Bei Konfrontation mit verschiedenen Anomalien eines Amputierten wie Übergewicht oder übermässige Aktivitätsgrade kann infolgedessen der Grundaufbau des Vorderfussteils 80 und insbesondere des Knöchelabschnitts 94 materiell modifiziert werden, um ein Verhalten des Knöchelteils zu erzielen, das auf die Bedürfnisse des Amputierten präzise eingestellt ist. Insbesondere kann eine Vielfalt von Hilfsknöchelteilen 86 einem Amputierten zur Verfügung gestellt werden, die gestatten, die Flexibilität der Prothese auf der Basis der besonderen Aktivität, die der Amputierte entwickelt, einzustellen. The auxiliary ankle part 86 can be provided with different numbers of layers in order to make it more or less flexible for loads which are transmitted through the ankle section 94. As a result, when confronted with various amputee anomalies, such as being overweight or having excessive levels of activity, the basic structure of the forefoot part 80 and in particular the ankle section 94 can be materially modified in order to achieve behavior of the ankle part that is precisely adjusted to the needs of the amputee. In particular, a variety of auxiliary ankle parts 86 can be provided to an amputee that allow the flexibility of the prosthesis to be adjusted based on the particular activity that the amputee is developing.
Wie erwähnt kann eine kosmetische Hülle, die nicht dargestellt ist, vorgesehen werden, um die As mentioned, a cosmetic case, which is not shown, can be provided to the
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Prothese 10 zu umhüllen, nachdem die optimale Montage des Vorderfussteils 80 und des Fersenteils 84 sowie irgendeines Hilfsknöchelteils 86 vorgenommen worden sind. Anders als bei den bekannten Konstruktionen ist jedoch die kosmetische Hülle, die aus geformtem Polymer geringer Dichte gebildet sein kann, nicht erforderlich, um irgendeine zusätzliche Stossdämpfungs- oder andere Spannungsisolierfunktion zu erfüllen, da alle Belastungen, die auf die Prothese ausgeübt werden, auf im folgenden ausführlicher beschriebene Weise absorbiert, übertragen und wieder zur Geltung gebracht werden können. Cover the prosthesis 10 after the optimal assembly of the forefoot part 80 and the heel part 84 and any auxiliary ankle part 86 has been carried out. Unlike the known designs, however, the cosmetic sheath, which can be formed from low density molded polymer, is not required to perform any additional shock absorbing or other stress isolation functions, since all of the stresses placed on the prosthesis are as follows can be absorbed, transmitted and brought to bear again in more detail.
Die Schrauben- und Mutternkombinationen 104 dienen in Verbindung mit den lastverteilenden metallischen Platten 106 zum Befestigen des Fersenteils 84 in gebrauchsfähiger Beziehung zu dem Vorderfussteil 80 der Prothese 10, wie es am besten in den Fig. 1 und 2 der Zeichnungen gezeigt ist. Die vorgenannte Art der Befestigung erleichtert die Montage oder Demontage von ausgewählten Fersenteilen 84 in gebrauchsfähiger Beziehung zu ausgewählten Vorderfussteilen 80 der Prothese 10, was gestattet, einen breiten Bereich von unterschiedlichen Grössen und Spannungsbelastungsan-sprechcharakteristiken zueinander in Beziehung zu setzen, um die optimale funktionale Entsprechung zwischen dem Vorderfussteil 80 und dem Fersenteil 84 zu erzielen und den Bedürfnissen des Trägers der Prothese in maximalem Ausmass anzupassen und ausserdem für eine geeignete Anpassung der Prothese 10 an einen ausgewählten zusätzlichen Pylon 30 od.dgl. vorzunehmen. The bolt and nut combinations 104, in conjunction with the load-distributing metallic plates 106, serve to secure the heel portion 84 in operable relationship with the forefoot portion 80 of the prosthesis 10, as best shown in FIGS. 1 and 2 of the drawings. The aforementioned type of attachment facilitates the assembly or disassembly of selected heel parts 84 in operable relationship with selected forefoot parts 80 of the prosthesis 10, which allows a wide range of different sizes and stress response characteristics to be related to one another to provide the optimal functional correspondence between to achieve the forefoot part 80 and the heel part 84 and to adapt the needs of the wearer of the prosthesis to the maximum extent and also for a suitable adaptation of the prosthesis 10 to a selected additional pylon 30 or the like. to make.
Der Vorderfussteil 80 weist gemäss der Darstellung in Fig. 1 der Zeichnungen den Zehabschnitt 82, den Rist- oder Spannabschnitt 96, den gekrümmten Knöchelabschnitt 94 und den Befestigungsabschnitt 92 auf. Der Fersenteil 84 weist den Befestigungsabschnitt 22 und den Fersenabschnitt 28 auf, der sich mit seinem rückwärtigen Ende 56 vorzugsweise über eine äusserste rückwärtige Oberfläche 58 des Befestigungsabschnitts 92 des Vorderfussteils der Prothese 10 hinaus erstreckt. Passende Bohrungen (nicht dargestellt) in dem Ristabschnitt 96 des Vorderfussteils 80 und dem Fersenteil 84 nehmen die Schrauben- und Mutternkombinationen 104 auf, um für die vorerwähnte Einfachheit des Montierens und Demontierens des Vorderfussteils 80 und des Fersenteils 84 zu sorgen. In der bevorzugten Ausführungsform sind die verschiedenen Abschnitte des Vorderfussteils 80 alle so aufgebaut, dass es nicht erforderlich ist, dass sich ihre Dicke verjüngt, obwohl dem Fachmann klar ist, dass sich die Erfindung nicht auf diesen nichtverjüngten Aufbau beschränkt. As shown in FIG. 1 of the drawings, the forefoot part 80 has the toe section 82, the instep or instep section 96, the curved ankle section 94 and the fastening section 92. The heel part 84 has the fastening section 22 and the heel section 28, which preferably extends with its rear end 56 beyond an outermost rear surface 58 of the fastening section 92 of the forefoot part of the prosthesis 10. Suitable bores (not shown) in the instep portion 96 of the forefoot 80 and heel 84 receive the screw and nut combinations 104 to provide for the aforementioned ease of assembly and disassembly of the forefoot 80 and heel 84. In the preferred embodiment, the various portions of the forefoot 80 are all constructed so that their thickness does not need to be tapered, although it will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to this non-tapered construction.
Zwischen der unteren Oberfläche 62 des Knöchelabschnitts 94 des Fersenteils 84 und einer oberen Oberfläche 64 des Fersenabschnitts 28 ist ein elastischer, federnder Funktionsblock 70 mit keilförmigem Aufbau angeordnet, um den Hebelarm des Fersenabschnitts 28 festzulegen und die untere Oberfläche 62 des Knöchelabschnitts 94 und die obere Oberfläche 64 des Fersenabschnitts 28 voneinander zu isolieren. Der Funktionsblock 70 kann aus einer breiten Vielfalt von elastischen Materialien hergestellt werden, zu denen natürlicher und synthetischer Kautschuk od.dgl. gehören. Between the lower surface 62 of the ankle section 94 of the heel part 84 and an upper surface 64 of the heel section 28, an elastic, resilient functional block 70 with a wedge-shaped construction is arranged to fix the lever arm of the heel section 28 and the lower surface 62 of the ankle section 94 and the upper surface 64 to isolate the heel section 28 from one another. Functional block 70 can be made from a wide variety of resilient materials, including natural and synthetic rubber or the like. belong.
Die Materialien, aus denen der Vorderfussteil 80, der Fersenteil 84 und der Hilfsknöchel 86 hergestellt sind, müssen so sein, dass sich ein energiespeichernder, elastischer, federartiger Effekt ergibt. Das ist notwendig, weil jede Berührung der Prothese 10 mit einer benachbarten Oberfläche dazu führt, dass Kompressions-, Torsions- und andere Belastungen auf die Prothese 10 ausgeübt werden, die innerhalb der Prothese gespeichert und dann, je nach dem Schritt des Trägers, wieder auf die Oberfläche ausgeübt werden müssen, um einen natürlichen Schritt zu erzielen, der dem Schritt des unbehinderten Beins des Trägers der Prothese 10 in jeder Hinsicht ideal angepasst ist. The materials from which the forefoot part 80, the heel part 84 and the auxiliary ankle 86 are made must be such that an energy-storing, elastic, spring-like effect results. This is necessary because each contact of the prosthesis 10 with an adjacent surface results in compression, torsion and other stresses being applied to the prosthesis 10, which are stored within the prosthesis and then reapplied depending on the wearer's step the surface must be exerted in order to achieve a natural step which is ideally matched in every respect to the step of the unimpeded leg of the wearer of the prosthesis 10.
Der Vorderfussteil 80 und der Fersenteil 84 sowie der Hilfsknöchel 86 der Prothese werden als unitäre Bauteile vorzugsweise geformt, und zwar sorgfältig so geformt, dass eine auf sie ausgeübte Beanspruchung gleichmässig absorbiert wird. Die Konfiguration der beiden Teile 80 und 84 ist äusserst wichtig, und die zerhackten Fasern, Laminate oder anderen Verstärkungsmaterialien sowie das Polymer oder die Polymere, aus denen die Teile 80 und 84 hergestellt werden, müssen elastisch und in der Lage sein, die Druck-, Torsions- und anderen Beanspruchungen, die oben erwähnt sind, aufzunehmen und die durch diese Beanspruchungen erzeugte gespeicherte Energie auf natürliche Weise wieder an die beaufschlagte Oberfläche abzugeben, die ursprünglich diese Beanspruchungen auf die Prothese 10 ausgeübt hat. The forefoot part 80 and the heel part 84 and the auxiliary ankle 86 of the prosthesis are preferably shaped as unitary components, and carefully shaped so that any stress exerted on them is evenly absorbed. The configuration of the two parts 80 and 84 is extremely important and the chopped fibers, laminates or other reinforcing materials, as well as the polymer or polymers from which the parts 80 and 84 are made, must be elastic and able to withstand the pressure, To absorb torsional and other stresses mentioned above and to naturally release the stored energy generated by these stresses back to the exposed surface that originally exerted these stresses on the prosthesis 10.
Es hat sich herausgestellt, dass es eine begrenzte Anzahl von Polymeren gibt, die in der Lage sind, die beträchtlichen Beanspruchungen und wiederholten Belastungen auszuhalten, die auf die Prothese 10 ausgeübt werden, insbesondere angesichts der zahllosen Beanspruchungszyklen, denen die Prothese 10 während des normalen täglichen Gebrauches ausgesetzt ist. It has been found that there are a limited number of polymers that are able to withstand the significant stresses and repetitive stresses exerted on the prosthesis 10, particularly in view of the countless cycles of stress that the prosthesis 10 experiences during normal daily use Exposed to use.
Gegenwärtig das beste Material für die Prothese 10 ist ein Verbundstoff aus hochfester Graphitfaser in einem eine hohe Zähigkeit aufweisenden, warmhärtenden Epoxidharzsystem. Dafür gibt es mehrere Gründe: (1) hohe Festigkeit; (2) das Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht von Graphit im Vergleich zu dem von anderen Materialien (3) die fast vollständige Rückgabe der zugeführten oder gespeicherten Energie; (4) leichtes Gewicht; (5) hohe Ermüdungsfestigkeit; und (6) minimales Kriechen. Als ein alternatives Material ist Glasfaser/Epoxy eine faire Wahl, es ist aber nicht so gut wie Graphit, weil es eine geringere Ermüdungsfestigkeit und eine höhere Dichte hat. Kevlar ist noch weniger akzeptabel, und zwar wegen der schlechten Druck- und Scherfestigkeit, obgleich es unter den erwähnten Materialien die geringste Dichte hat. Currently, the best material for prosthesis 10 is a composite of high strength graphite fiber in a high toughness, thermosetting epoxy system. There are several reasons for this: (1) high strength; (2) the ratio of stiffness to weight of graphite compared to that of other materials (3) the almost complete return of the energy supplied or stored; (4) light weight; (5) high fatigue strength; and (6) minimal creep. As an alternative material, fiberglass / epoxy is a fair choice, but it's not as good as graphite because it has lower fatigue strength and higher density. Kevlar is even less acceptable because of the poor compressive and shear strength, although it has the lowest density among the materials mentioned.
Ein wichtiger Aspekt der Polymere und der zerhackten Fasern oder Laminate, die oben erwähnt worden sind, ist, dass sie durch eine benötigte, aber nicht übermässige Durchbiegung unter Belastung gekennzeichnet sind, wobei diese Eigenschaft die Stossdämpfungsspannungsbelastung der Prothese 10 gestattet und gleichzeitig für ausreichende An important aspect of the polymers and the chopped fibers or laminates mentioned above is that they are characterized by a required but not excessive load deflection, which property allows the shock-absorbing stress loading of the prosthesis 10 and at the same time sufficient ones
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Stabilität sorgt, um den Kollaps des Vorderfussteils 80, des Fersenteils 84 und des Knöchelteils 86 der Prothese 10 zu verhindern, wenn Belastungen auf sie ausgeübt werden. Stability provides to prevent the forefoot 80, heel 84 and ankle 86 of the prosthesis 10 from collapsing when stress is applied to them.
Zum Erzielen der relativ dünnen Konstruktion des Fussteils 80 und des Fersenteils 84 sowie des Hilfsknöchelteils 86 der Prothese 10 werden die vorgenannten Polymere in Verbindung mit verschiedenen Verstärkungs- oder Laminiermatierialien benutzt. Verschiedene Arten von Faserschichten können benutzt werden, um das Kontinuum zu erzielen, das durch den Entwurf des Fussteils 80, des Fersenteils 84 und des Knöchelteils 86 erforderlich ist, um die Spannungsabsorbier- und -speicherei-genschaften der Polymere zu ergänzen, in die die Faserschichten eingebettet sind. To achieve the relatively thin construction of the foot part 80 and the heel part 84 and the auxiliary ankle part 86 of the prosthesis 10, the aforementioned polymers are used in connection with various reinforcement or laminating materials. Various types of fiber layers can be used to achieve the continuum required by the foot 80, heel 84 and ankle 86 designs to complement the stress absorbing and storage properties of the polymers into which the fiber layers are incorporated are embedded.
Selbstverständlich ist gegenwärtig eine breite Vielfalt von Faserverstärkungen in Form von Schichten verfügbar, wozu anorganische Fasern wie Glas oder Kohlefasern gehören. Diese anorganischen Fasern werden üblicherweise in Band- oder Blattform geliefert und können ohne weiteres in der Form einander überlagert werden, damit sie in dem ausgewählten Polymer eingebettet werden können. Die Fasern können auch, wie oben angegeben, zerhackt sein oder in anderer Form vorliegen. Of course, a wide variety of fiber reinforcements are currently available in the form of layers, including inorganic fibers such as glass or carbon fibers. These inorganic fibers are usually supplied in ribbon or sheet form and can easily be overlaid in shape so that they can be embedded in the selected polymer. The fibers can also be chopped or other forms as indicated above.
Offenbar bestimmen die Anzahl der überlagerten Schichten oder anderen Verstärkungsschichten und deren Längen zusammen mit der Dicke des Einbettpolymers die Spannungseigenschaften der sich ergebenden Fuss- und Fersenteile 80, 84 und des Knöchelteils 86 und demgemäss das Gesamtgewicht der Prothese 10. Aus der folgenden Beschreibung wird deutlich werden, dass der einzelne Fussteil 80, der einzelne Fersenteil 84 und das einzelne Knöchelteil 86 so ausgelegt werden, dass sie Personen speziell angepasst sind, die unterschiedliche Fussgrössen, unterschiedliche Gewichte und unterschiedlichen Schritt haben, und der individuelle Entwurf des Fussteils 80, des Fersenteils 84 und des Knöchelteils 86 ergibt eine Anpassung in einem im Stand der Technik bislang ungeahnten Ausmass an die natürlichen Eigenschaften des unbeeinträchtigten Beins des Trägers. Apparently, the number of layers or other reinforcement layers and their lengths together with the thickness of the embedding polymer determine the tension properties of the resulting foot and heel parts 80, 84 and ankle part 86 and accordingly the total weight of the prosthesis 10. It will be clear from the following description that the individual foot part 80, the single heel part 84 and the single ankle part 86 are designed in such a way that they are specially adapted to people who have different foot sizes, different weights and different steps, and the individual design of the foot part 80, the heel part 84 and of the ankle part 86 results in an adaptation to an extent previously unknown in the prior art to the natural properties of the unimpaired leg of the wearer.
Der Funktionsblock 70 kann in verschiedenen Grössen und Materialien vorgesehen werden, die unterschiedliche Kompressionseigenschaften haben, so dass der Hebelarm und die entsprechenden Durchbiegungen des Fersenabschnitts 28 vergrös-sert oder verkleinert werden können. The functional block 70 can be provided in various sizes and materials that have different compression properties, so that the lever arm and the corresponding deflections of the heel section 28 can be enlarged or reduced.
Der Knöchelabschnitt 94 wird, wie oben erwähnt, integral mit dem oberen Befestigungsabschnitt 92 hergestellt, und der Befestigungsabschnitt bildet das obere Ende des Knöchelabschnitts 94, wogegen der Anfang des Ristabschnitts 96 des Vorderfussteils 80 das untere Ende des Knöchelabschnitts 94 bildet. Die Konfiguration des Knöchelabschnitts 94 in Verbindung mit dem Hilfsknöchelteil 86 ist die Massnahme, durch die Druckbelastungen, die beim Aufsetzen des Vorderfussteils 80 und des Fersenteils 84 auf eine benachbarte Oberfläche ausgeübt werden, absorbiert und anschliessend wieder auf diese Oberfläche ausgeübt werden. Der Knöchelteil 94 und das Hilfsknöchelteil 86 sind so ausgelegt, dass sie im wesentlichen wie ein Fussgelenk funktionieren, um das Verschwenken des Vorderfussteils 80 auf eine Art und Weise zu gestatten, die der Art und Weise analog ist, auf die der normale Fuss um das normale Fussgelenk um eine Achse quer zu dem Fussgelenk verschwenkt wird. As mentioned above, the ankle section 94 is made integral with the upper fastening section 92, and the fastening section forms the upper end of the ankle section 94, whereas the beginning of the instep section 96 of the forefoot part 80 forms the lower end of the ankle section 94. The configuration of the ankle section 94 in connection with the auxiliary ankle part 86 is the measure by which pressure loads, which are exerted when the forefoot part 80 and the heel part 84 are placed on an adjacent surface, are absorbed and then exerted again on this surface. Ankle portion 94 and auxiliary ankle portion 86 are designed to function substantially like an ankle to allow forefoot 80 to pivot in a manner analogous to the way the normal foot is about the normal Ankle is pivoted about an axis transverse to the ankle.
Die Krümmungsradien des Knöchelabschnitts 94 und des Hilfsknöchelteils 86 entsprechen einander, damit sich die inhärente Elastizität und Biegsamkeit des Vorderfussteils 80 ergeben und gleichzeitig unerwünschtes, übermässiges Kollabieren des Knöchelabschnitts 94 verhindert wird. The radii of curvature of the ankle section 94 and the auxiliary ankle part 86 correspond to one another, so that the inherent elasticity and flexibility of the forefoot part 80 result and at the same time undesired, excessive collapse of the ankle section 94 is prevented.
Der Befestigungsabschnitt 22 des Fersenteils 84 ist im wesentlichen starr, und die Anfangsdurchbiegung des Fersenabschnitts 28 erfolgt unmittelbar an dem rückwärtigen Ende 56 des Fersenabschnitts, der unmittelbar an dem Funktionsblock 70 endigt. Durch einen längeren oder weniger elastischen Funktionsblock 70 wird der Hebelarm des Fersenabschnitts 28 des Fersenteils 84 reduziert, und entsprechend wird der Biegemodul des Knöchelabschnitts reduziert, wogegen ein kürzerer oder elastischer Funktionsblock 70 den Hebelarm vergrössert und entsprechend die Durchbiegung des Fersenabschnitts 28 unter Last vergrössert. The attachment portion 22 of the heel portion 84 is substantially rigid, and the initial deflection of the heel portion 28 occurs immediately at the rear end 56 of the heel portion which terminates directly at the functional block 70. A longer or less elastic functional block 70 reduces the lever arm of the heel section 28 of the heel part 84, and accordingly the flexural modulus of the ankle section is reduced, whereas a shorter or elastic functional block 70 increases the lever arm and accordingly increases the deflection of the heel section 28 under load.
Der Zehabschnitt 82 und der Fersenabschnitt 28 können mit unterschiedlichen Längen vorgesehen werden, damit sie der Grösse des Fusses des Trägers der Prothese 10 entsprechen. Wenn diese unterschiedlichen Längen vorgesehen werden, kann eine entsprechende Verringerung oder Vergrösse-rung der Anzahl der Schichten und der Dickenverjüngung des Zehabschnitts 82 und des Fersenabschnitts 28 vorgenommen werden, um für die geeignete Durchbiegung des Zeh- und des Fersenabschnitts zu sorgen. Es sei ausserdem angemerkt, dass selbst bei dem kürzesten Fersenabschnitt 28 das rückwärtige Ende 56 desselben vorzugsweise über die rückwärtige Oberfläche 58 des Vorderfussteils 80 vorsteht. Infolgedessen bleiben die Stabili-sierungs- und Spannungsabsorptionseigenschaften des Fersenabschnitts 28 der Prothese 10 immer erhalten. The toe section 82 and the heel section 28 can be provided with different lengths so that they correspond to the size of the foot of the wearer of the prosthesis 10. If these different lengths are provided, a corresponding reduction or increase in the number of layers and the tapering of the thickness of the toe section 82 and the heel section 28 can be carried out in order to ensure the appropriate deflection of the toe section and the heel section. It should also be noted that even with the shortest heel section 28, the rear end 56 thereof preferably projects beyond the rear surface 58 of the forefoot part 80. As a result, the stabilization and stress absorption properties of the heel section 28 of the prosthesis 10 are always retained.
Dem Fachmann ist klar, dass viele alternative Ausführungsformen der Kupplung 90 in Verbindung mit den vielen alternativen Ausführungsformen des übrigen Teils der Erfindung konstruiert und austauschbar benutzt werden können. It will be apparent to those skilled in the art that many alternative embodiments of coupling 90 can be constructed and used interchangeably with the many alternative embodiments of the remainder of the invention.
Es ist klar, dass bei jeder Ausführungsform der Erfindung die Faserverstärkungen in Form von Schichtlagen, welche in die Prothese eingebettet sind, angepasst oder verjüngt werden können, um einen allmählichen Übergang zu erzielen, wenn die Anzahl der Lagen in irgendeinem Bereich des Vorderfussteils oder des Fersenteils reduziert wird. It will be appreciated that in any embodiment of the invention, the layered fiber reinforcements embedded in the prosthesis can be adjusted or tapered to achieve a gradual transition if the number of layers is in any area of the forefoot or heel is reduced.
Wenn eine relativ leichte Person an Sport oder anderen Aktivitäten teilnimmt, bei denen die Prothese 10 grösseren Belastungen ausgesetzt wird, wird ein Fersenteil 84 oder ein Vorderfussteil 80 angepasst, der diesen grösseren Belastungen entspricht. If a relatively light person participates in sports or other activities in which the prosthesis 10 is subjected to greater loads, a heel part 84 or a forefoot part 80 is adapted which corresponds to these higher loads.
Der Knöchelabschnitt 94 des Vorderfussteils 80 biegt sich unter Belastung durch, und das Hilfsknöchelteil 86 biegt sich ebenso durch. Darüber hinaus biegen sich der Zehabschnitt 82 und der Ristabschnitt 96 des Vorderfussteils 80 sowie der Fersenabschnitt 28 des Fersenteils 84 unter dieser Bela- The ankle portion 94 of the forefoot portion 80 flexes under load and the auxiliary ankle portion 86 flexes as well. In addition, the toe section 82 and the instep section 96 of the forefoot part 80 and the heel section 28 of the heel part 84 bend under this load.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
6 6
11 11
CH 686 225 A5 CH 686 225 A5
12 12th
stung durch. Deshalb absorbieren der Knöchelabschnitt 94, das Hilfsknöchelteil 86, der Ristabschnitt 96, der Zehabschnitt 82 und der Fersenabschnitt 28, wenn sie vertikalen Druckbelastungen ausgesetzt sind, diese Belastungen. through. Therefore, the ankle section 94, the auxiliary ankle section 86, the instep section 96, the toe section 82 and the heel section 28, when subjected to vertical compressive loads, absorb these loads.
Infolgedessen gibt es keine Spannungskonzentration, und zwar weder in der Auftreffphase, wenn die benachbarte Oberfläche durch den Träger der Prothese 10 zum ersten Mal berührt wird, noch wenn die akkumulierten Kräfte, welche in der Prothese 10 gespeichert sind, zurückgegeben werden. As a result, there is no stress concentration, neither in the impact phase, when the adjacent surface is first touched by the wearer of the prosthesis 10, nor when the accumulated forces stored in the prosthesis 10 are returned.
Die Krümmung des Zehabschnitts 82 sorgt für maximale Anpassung dieses Abschnitts während des Oberflächenkontakts sowohl in der Auftreff- als auch in der Kraftrückgabephase der Prothese 10. Ähnliche Überlegungen gelten für die Krümmung des Fersenabschnitts 28 des Fersenteils 84 der Prothese 10. Die Krümmungen des Zehabschnitts 82 und des Fersenabschnitts 28 ergeben relativ lange Hebelarme, durch die Stabilität und ausserdem Spannungsspeicherung sowie Spannungsreaktion erzielt werden. The curvature of the toe section 82 ensures maximum adaptation of this section during surface contact both in the impact and in the force return phase of the prosthesis 10. Similar considerations apply to the curvature of the heel section 28 of the heel part 84 of the prosthesis 10. The curvatures of the toe section 82 and of the heel section 28 result in relatively long lever arms, through which stability and also tension storage and tension reaction are achieved.
Das bevorzugte Verfahren zum Herstellen des Vorderfussteils 80 und des Fersenteils 84 sowie des Hilfsknöchelteils 86 der Prothese 10 ist ein Warmhärtungsformverfahren, das die Verwendung von Formen beinhaltet, die geeignet geformte und bemessene Formhohlräume haben. Die Formhohlräume sind so ausgelegt, dass sie die erforderliche Anzahl von Laminaten und die passende Menge an Polymer aufnehmen. The preferred method of making the forefoot 80 and heel 84 and auxiliary ankle 86 of the prosthesis 10 is a thermoset molding process that involves the use of molds that have appropriately shaped and sized mold cavities. The mold cavities are designed to hold the required number of laminates and the appropriate amount of polymer.
Anders als bei den bekannten unitären Vorrichtungen beinhaltet das Anpassen der Prothese 10 die zweckmässige Einstellung der Prothese durch die geeignete Kombination aus Vorderfussteil 80, Fersenteil 84 und Hilfsknöchelteil 86. Es beinhaltet ausserdem die Auswahl des richtig ausgelegten Zu-satzpylons 30, der mit Hilfe der Kupplung 90 an dem Befestigungsabschnitt 92 des Vorderfussteils 80 befestigt werden kann. Nur wenn die richtige Korrelation zwischen dem Vorderfussteil 80, dem Fersenteil 84, dem Hilfsknöchelteil 86 und dem zusätzlichen Pylon 30 vorhanden ist, kann die nicht gezeigte kosmetische Hülle auf den zusammengebauten Teilen der Prothese 10 angebracht werden. In contrast to the known unitary devices, the adaptation of the prosthesis 10 includes the appropriate adjustment of the prosthesis by the suitable combination of the forefoot part 80, the heel part 84 and the auxiliary ankle part 86. It also includes the selection of the correctly designed additional pylon 30, which is carried out with the aid of the coupling 90 can be fastened to the fastening section 92 of the forefoot part 80. Only if there is the correct correlation between the forefoot part 80, the heel part 84, the auxiliary ankle part 86 and the additional pylon 30 can the cosmetic sheath, not shown, be attached to the assembled parts of the prosthesis 10.
Durch die Prothese nach der Erfindung wird ein Fuss geschaffen, der dem Gewicht, dem Schritt und den körperlichen Eigenschaften des Trägers sorgfältig angepasst werden kann. Das wird erreicht durch sorgfältiges Ausgleichen der physikalischen Eigenschaften des Vorderfussteils 80, des Fersenteils 84, des Hilfsknöchelteils 86 und der verschiedenen Abschnitte derselben. The prosthesis according to the invention creates a foot that can be carefully adjusted to the weight, the crotch and the physical characteristics of the wearer. This is accomplished by carefully balancing the physical properties of the forefoot 80, heel 84, auxiliary ankle 86 and various portions thereof.
Darüber hinaus hat die zusammengebaute Prothese ein viel geringeres Gewicht als die bekannten Prothesen, da der inhärente Entwurf und Aufbau der Prothese, die benutzten Materialien und die sorgfältige Berechnung der Spannungsfaktoren der Bauteile der Prothese eine Feinabstimmung der Prothese auf die Bedürfnisse des Trägers derselben gestatten. In addition, the assembled prosthesis has a much lower weight than the known prostheses, since the inherent design and construction of the prosthesis, the materials used and the careful calculation of the stress factors of the components of the prosthesis allow the prosthesis to be fine-tuned to the needs of the wearer thereof.
Die Prothese nach der Erfindung ist mit einiger Besonderheit beschrieben worden, aber die speziellen Entwürfe und Konstruktionen, die beschrieben worden sind, sind nicht in einschränkendem Sinn zu verstehen, denn verschiedene Modifizierungen, die für den Fachmann auf der Hand liegen werden, liegen im Rahmen der Erfindung, und alle Änderungen und Modifizierungen fallen unter die beigefügten Ansprüche. The prosthesis according to the invention has been described with some particularity, but the particular designs and constructions that have been described are not to be taken in a limiting sense, because various modifications that will be apparent to those skilled in the art are within the scope of the Invention, and all changes and modifications come under the appended claims.
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