DE102004020368A1 - Artificial jointless foot - Google Patents
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Abstract
Ein 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) oder 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, ermöglicht eine automatische Anpassung an die Benutzungsarten "Gehen" und "Stehen" durch einen aktivierbaren Betätigungsmechanismus, durch ein vom aktivierten Betätigungsmechanismus steuerbares Element, das in den Zwischenraum (3, 22) in einer den Abstand zwischen den Gliedern (2, 4; 2, 11) beeinflussenden Weise eingreift, und durch einen Rückstellmechanismus für das steuerbare Element.An articular jointless foot having an elastically deformable heel assembly (9) extending in a height direction from a sole region to an ankle region and an elastically deformable forefoot structure (10) extending longitudinally from the ankle region to a toe region, the heel assembly (9) and / or the forefoot structure (10) has at least two members (2, 5; 2, 11) arranged one behind the other in the vertical direction of the heel assembly (9) or in the longitudinal direction of the forefoot assembly (10), movable relative to one another and a variable intermediate space (3; 22, 23) ), allows an automatic adaptation to the types of use "walking" and "standing" by an activatable actuating mechanism, by an activated by the actuation mechanism controllable element in the space (3, 22) in a distance between the members (2, 4 ; 2, 11), and by a return mechanism for the st renewable 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.The Invention relates to an artificial jointless foot with one in a height direction of extending a sole area to an ankle area elastically deformable heel structure and in a longitudinal direction from the ankle area extending to a toe area elastically deformable forefoot structure, wherein the heel structure and / or the forefoot structure at least two in height direction the heel structure or in the longitudinal direction of forefoot construction arranged one behind the other, mutually movable and a variable gap have between forming links.
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 künstliches Fußes verbessert
werden soll. So ist es beispielsweise durch
Es
ist ferner bekannt, Fersenteil und Vorfuß durch Blattfedern in Kombination
mit lüftgefüllten 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.One fundamental Problem for the interpretation of an artificial foot is to make a suitable compromise for the suitability of the foot for his Main uses, namely walking and standing, to find. For a secure standing on one artificial Foot would be a tough one long forefoot suitable, the high sense of security would convey. But with such a hard and long forefoot can not be useful Realize gear dynamics. For walking, so rolling over the forefoot, It is advantageous to have a shortened and to train soft forefoot, with which, however, a secure feeling while standing can not be realized. The previously realized compromises, which both a possible natural Walking as well as allowing a safe standing are satisfactory, but not because of the need to compromise optimal.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen künstlichen Fuß der eingangs erwähnten Art in seinen Gebrauchseigenschaften zu verbessern.Of the present invention is based on the object, an artificial Foot of the mentioned in the beginning To improve the way in which it is used.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein künstlicher gelenkloser Fuß der eingangs erwähnten Art gekennzeichnet, durch einen aktivierbaren Betäti gungsmechanismus und durch ein vom aktivierten Betätigungsmechanismus steuerbares Element, das in den Zwischenraum in einer den Abstand zwischen den Gliedern beeinflussenden Weise eingreift.to solution This object is inventively an artificial jointless foot of the mentioned in the beginning Characterized by an activatable Actuate transmission mechanism and controllable by the activated actuating mechanism Element that is in the space in a the distance between the Intervene influencing members way.
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.at the artificial foot according to the invention thus becomes by the movable member in the structure of the heel part and / or of the forefoot part immediately intervened. The invention is thus not exhausted the spring hardness of the forefoot to adjust, but sees a reversible change to be made the structure of the heel part and / or forefoot part by means of the. By the actuating mechanism movable member before. In particular, according to the invention, an artificial foot can be created, wherein the movable member is formed and arranged such that by its movement the effective length of the forefoot for walking and / or the height the heel part changed. It is according to the invention therefore possible for the To use a different construction of the foot than for walking, so the need to compromise between the properties of the foot when walking and standing, eliminated or at least is mitigated, because of the modification of the structure for walking another structure of the foot is usable as 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 Vorfuß teils 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 triggered by the heel strike displacement of the limb must therefore be such that the effective length of the forefoot partly shortened to the Going to facilitate. 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 possible, too, the actuating mechanism caused by a dorsal deformation of the forefoot part, the indicates that the prosthesis wearer is walking, so for the next Step the shortening of the forefoot part is performed. The default can be effected by an example mechanical timer Be that by the the actuating mechanism triggering Action of the foot, So, for example, the dorsal deformation of the forefoot part, resettable is, so the reset mechanism will only take effect if the corresponding action until the end of the Timer is omitted.
Eine Aktivierung des Betätigungsmechanismus kann auch von außerhalb des Fußes erfolgen, beispielsweise durch einen Momentensensor an einer Unterschenkelprothese.A Activation of the actuating mechanism can also be from outside of the foot done, 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 moved by the actuating mechanism Link can be a rigid lever between two positions is switchable and in one of these positions an elastic link between relatively less elastic parts of the forefoot part bridged. If the actuating mechanism is triggered by a deformation of the heel part, the rigid lever moved to the position in which he has the elastic link not bridged, so the elastic link during the walking process the effective length of the forefoot part shortened. The default can through the reset mechanism be activated in this case by a Dorsalverformung the forefoot lever is, so the provision at the end of each rolling process while walking and by putting on of the heel part newly triggered becomes.
Das durch den Betätigungsmechanismus bewegte Glied kann ferner ein starres Element, beispielsweise in Form eines Keils, sein, das in einen keilförmigen Zwi schenraum 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 moved by the actuating mechanism Link can also be a rigid element, for example in the form of a Wedge, its in a wedge-shaped Intermediate space is moved into it. The wedge-shaped gap is through the strain in the direction of reduction of the wedge deformable. This deformation is due to the movement of the rigid element in the wedge-shaped space prevented in. The actuating mechanism for the element can be due to the heel strike as well as the dorsal deformation of the forefoot part to be activated. As a return mechanism is preferably a mechanical timer, by a Movement of the foot reset becomes. By moving the rigid element into the wedge-shaped gap The forefoot part can enter be formed in the region of the space rigid, so thereby the for standing meaningful configuration is realized and for one Detected walking the wedge out of the wedge-shaped gap out has to be moved. Alternatively, the rigid element may be in the wedge-shaped space for the Walking movement to be pulled when the wedge-shaped gap, for example located in the heel part and through the into the space inside moved rigid element, the effective height of the heel part is increased, causing while the walking process the effective length 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 a further embodiment The invention may include the actuating mechanism a pumping arrangement for include a fluid and the controllable by the actuating mechanism Element disposed in the space with the fluid fillable Be pillow. For such an embodiment is a return mechanism particularly useful in the form of a timer. As fluid can preferably Air or a liquid 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.Of the Reset mechanism can also be from outside of the foot actuated be, 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 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to in the drawing embodiments be explained in more detail. 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.On this way, an automatic adjustment of the effective forefoot length of the succeeds artificial foot for the Standing on the one hand and walking on the other.
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 o. dgl. erfolgen.The provision in the for standing cheap Phase a) can with a (not shown) return mechanism, for example also manually over a Bowden o. The like.
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 kann dieses mit einer Abblasöffnung über ein (nicht
dargestelltes) Drosselventil verbunden sein. Findet keine Fersenaktion
(beim Gehen) statt, entleert sich das Kissen
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)
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