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Querverweis
zu Patentanmeldungen, auf die Bezug genommen wird:
Diese Anmeldung
beansprucht die Vorteile der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-275716,
welche am 17.07.2003 durch den selben Erfinder angemeldet wurde.
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Aussage bezüglich vom
Staat finanziell geförderter
Forschung oder Entwicklung
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Der
Gegenstand der Erfindung ist nicht das Ergebnis der oder in irgendeiner
Weise damit in Zusammenhang stehender vom Staat finanziell geförderter
Forschung oder Entwicklung.
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Hintergrund
der Erfindung Erfindungsgebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Kniegelenk für eine Über-Knie-Prothese. Insbesondere
beschreibt diese Erfindung ein hydraulisch gesteuertes Kniegelenk
für eine Über-Knie-Prothese, welche
es dem Benutzer ermöglicht,
die Widerstandskraft der Kniebeugung und -streckung bei allen Beugewinkeln
zu steuern.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Künstliche
Beine, welche Kniegelenke aufweisen, die im allgemeinen als Über-Knie-Prothesen
bezeichnet werden, sind gut bekannt und verstanden. Eine Vielfalt
solcher prothetischer Vorrichtungen wurden in der verfügbaren Literatur
beschrieben und viele Arten und Modelle sind käuflich erwerbbar.
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Das
Verhindern des Einknickens des Knies in der Standphase ist von entscheidender
Wichtigkeit für die
Nutzer einer transfemoralen prothetischen Vorrichtung, um zu verhindern,
dass der Nutzer hinfällt.
Hinsichtlich dessen wurde mit unterschiedlichen Arten von künstlichen
Kniegelenken, die eine Standphasensteuerung durchführen, einschliesslich
einem Lastbremsknie geübt,
um das Einknicken des Knies zu verhindern. Jedoch ist keine der
bekannten Vorrichtungen, welche verwendet wurden, um das Einknicken
von künstlichen Kniegelenken
zu verhindern, im Stande, die Kniebewegung in jedem Beugungswinkel
zu steuern. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine transfemorale
prothetische Vorrichtung vorzusehen, welche es dem Nutzer ermöglicht,
das Einknicken des künstlichen
Knies in jedwedem Beugungswinkel zu verhindern.
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Eine
andere Begrenzung der bekannten Über-Knie-Prothesen
ist ihre Unfähigkeit,
es dem Nutzer zu ermöglichen,
Treppen und Neigungen unter Anwendung eines wechselseitigen Schritten
hinauf und hinunter zu steigen. Einige bekannte prothetische Vorrichtungen
beinhalten einen Mechanismus, welcher einen wechselseitigen Schritt
während
des Hinuntersteigens von Stufen und Neigungen vereinfacht. Wenn
das Gewicht des Nutzers auf der Prothese liegt, während das
künstliche
Knie gebogen wird (Beugen oder Strecken), wird die Widerstandskraft
der Kniebeugung erhöht,
wodurch die Beugung verlangsamt wird. Während diese Vorrichtungen zum
Hinuntersteigen von Stufen und Neigungen geeignet sind, ermöglichen
sie keinen Wechselschritt beim Hinaufsteigen von Stufen oder Neigungen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Über-Knie-Prothese
vorzusehen, welche einen Wechselschritt ähnlich dem normalen während sowohl
dem Hinauf- als auch dem Hinuntersteigen von Stufen und Neigungen
erleichtert. Es sind auch transfemorale Prothesen bekannt, welche
Kniegelenke aufweisen, die Sensoren einsetzen, welche in der Lage
sind, Muskelkontraktionen des Schenkelsumpfes in Verbindung mit
hydraulischen oder pneumatischen Systemen festzustellen, um die
Widerstandskraft des Kniegelenkes zu steuern. Solche Vorrichtungen
erfordern eine speziell angefertigte Fassung, um den Schenkelstumpf
aufzunehmen, was das System komplex und kostenintensiv macht. Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Über-Knie-Prothese
vorzusehen, welche funktioniert, um die Widerstandskraft des Kniegelenkes
bei allen Kniegelenkwinkeln ohne die Verwendung von elektronischen
Steuerungen zu steuern, welche einfach ausgestaltet ist und mit
geringen Kosten hergestellt und eingesetzt werden kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Diese
und andere Probleme werden durch den Gegenstand der Erfindung, eine Über-Knie-Prothese, gelöst, welche
ein künstliches
Kniegelenk aufweist, sowie ein geschlossenes hydraulisches System,
welches mit der Prothese über-
und unterhalb der Kniegelenkes verbunden ist, um die Widerstandskraft
der Kniebeugung und -streckung bei jedem Beugungswinkel zu steuern,
Einrichtungen, um die Grösse
der Widerstandskraft, welche durch das hydraulische System zu dem
künstlichen
Kniegelenk geliefert wird, zu variieren, und eine Einrichtung, um
die Vor-Rück(AP)-Bewegung
des Schenkelstumpfes des Nutzers an das hydraulische System zu übermitteln,
um die Widerstandskraft der Kniebeugung zu variieren.
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Der
Nutzer dieser neuartigen Über-Knie-Prothese
kann die Widerstandskraft der Beugung oder Streckung des künstlichen
Kniegelenkes durch Bewegung seines oder ihres Schenkelstumpfes in
eine Richtung nach vorne verringern, bis das Kniegelenk frei dreht.
Umgekehrt kann der Nutzer die Widerstandskraft der Beugung des Kniegelenkes,
auch während
der Beugung oder Streckung, durch Bewegung des Schenkelstumpfes in
eine rückwärtige Richtung
erhöhen,
bis das Kniegelenk schliesslich festliegt. Der Benutzer ist somit
in der Lage, die Widerstandskraft des künstlichen Kniegelenkes mechanisch
ohne die Verwendung von elektronischen Sensoren und ohne eine speziell
angefertige Fassung, welche den Schenkelstumpf aufnimmt, zu steuern.
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Die
Vor-Rück(AP)-Bewegung
des Schenkelstumpfes steht mit einem hydraulischen Ventil in Verbindung,
welches die Fliessgeschwindigkeit von hydraulischer Flüssigkeit
zu und von einem hydraulischen Zylinder mit Kolben steuert. Der
Zylinder mit Kolben beeinflusst die Geschwindigkeit bei welcher
das Kniegelenk beugt und streckt, wenn eine gegebene Kraft aufgewendet
wird. Die Fähigkeit,
die Widerstandskraft der Beugung des Kniegelenkes zu erhöhen oder
zu verringern, wird durch den Winkel des Kniegelenkes nicht beeinflusst
und ist somit für
den Nutzer bei jedem Beugungswinkel verfügbar. Durch Erhöhung der
Widerstandskraft des Kniegelenkes bis das Kniegelenk festliegt,
wird die Über-Knie-Prothese
am Einknicken gehindert.
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Ein
Kniegelenk eines Gegenstandes der Erfindung gibt dem Nutzer Vertrauen
gegenüber
dem Einknicken des Kniegelenkes oder dem Stürzen während normaler Laufvorgänge, da
der Benutzer die Fähigkeit
hat, zu jeder Zeit während
des Schrittzyklusses, ohne Rücksicht
auf den Punkt in dem Zyklus oder dem Winkel, an welchem das Kniegelenk
gebeugt ist, die Kniewiderstandskraft zu erhöhen und das Kniegelenk festzulegen. Durch
die Verwendung der Hüftgelenk-Streckmuskeln eines
amputierten Schenkelstumpfes kann der Träger Neigungen und Stufen unter
Durchführung
eines Wechselschrittes hinauf- und hinuntersteigen. Durch selektive
Kontraktion des Hüftgelenk-Streckmuskels
und der Hüftgelenk-Beugemuskeln
des amputierten Schenkelstumpfes steuert der Träger das Festlegen des Knies,
das Nachgeben des Knies und Schaukelbewegungen des freien Knies
von sich aus.
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Durch
die einfache Struktur der Erfindung und ihre Unabhängigkeit
von elektronischen Steuerungen, Sensoren und spezial angefertigten
Fassungen, ist die Über-Knie-Prothese
der vorliegenden Erfindung einfach herzustellen und kann dem Verbraucher
bei relativ geringen Kosten zu Verfügung gestellt werden.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt eine linke Seitenansicht
eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Über-Knie-Prothese
der vorliegenden Erfindung, wobei die rechte Seitenansicht ein Spiegelbild
dessen ist, wobei der Schenkelstumpf gezeigt ist, der in eine Richtung
nach vorne bewegt wird, um die Widerstandskraft der Beugung des
künstlichen
Kniegelenkes zu verringern.
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2 ist eine linke Seitenansicht
der Über-Knie-Prothese
nach 1, welche zeigt,
wie der Schenkelstumpf in eine rückwärtige Richtung
bewegt wird, um die Widerstandskraft der Beugung des künstlichen Kniegelenkes
zu erhöhen.
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3 ist eine linke Seitenansicht
eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Über-Knie-Prothese
der vorliegenden Erfindung, wobei die rechte Seitenansicht eine
Spiegelansicht dessen ist, welche zeigt, wie der Schenkelstumpf
in eine Richtung nach vorne bewegt wird, um die Widerstandskraft
der Beugung des künstlichen
Kniegelenkes zu verringern.
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4 ist eine linke Seitenansicht
des Über-Knie-Gelenkes
nach 3, welche zeigt,
wie der Schenkelstumpf in eine rückwärtige Richtung
bewegt wird, um die Widerstandskraft der Beugung des künstlichen Kniegelenkes
zu erhöhen.
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5 ist eine perspektivische
linke Seitenansicht der Schenkelrahmenkonstruktion der Über-Knie-Prothese
nach 3, welche das Steuerventil
für die Fliessgeschwindigkeit
zeigt, das innerhalb der Schenkelkonstruktion angeordnet ist.
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6 ist eine perspektivische
Ansicht von oben auf die Schenkelrahmenkonstruktion der Über-Knie-Prothese
nach 3, welche die hydraulischen
Leitungen innerhalb der Schenkelkonstruktion und hydraulische Systembestandteile
zeigt.
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7 ist eine linke Seitenansicht
eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Über-Knie-Prothese
der vorliegenden Erfindung, wobei das Steuerungsventil für die Fliessgeschwindigkeit
innerhalb des hydraulischen Systems untergebracht ist, wobei die
rechte Seitenansicht eine Spiegelansicht dessen ist.
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8 ist eine linke Seitenansicht
der Über-Knie-Prothese
nach 7, welche die Details
und die Art der Funktion der Gleitverbindungseinrichtung zeigt,
welche die AP-Bewegung
des Schenkelstumpfes zu dem Steuerungsventil der Fliessgeschwindigkeit übermittelt.
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9 ist eine Frontquerschnittansicht
der Über-Knie-Prothese nach 7, welche die Details und
Art der Funktion der Gleitverbindungseinrichtung zeigt, die die
AP-Bewegung des
Schenkelstumpfes zu dem Steuerungsventil der Fliessgeschwindigkeit übermittelt.
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10 ist eine linke Seitenansicht
eines vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Über-Knie-Prothese
der vorliegenden Erfindung, welche einen elektronischen Sensor und
Mikroprozessor verwendet, wobei die rechte Seitenansicht eine Spiegelansicht
dessen ist.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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In
den 1 und 2 ist ein erstes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel 10 der Über-Knie-Prothese
der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche eine Schenkelrahmenkonstruktion 12 aufweist,
welche drehbar mit einer Beinrahmenkonstruktion 14 über einen
Kniestift 16 verbunden ist, wodurch ein künstliches
Kniegelenk ausgebildet wird. Eine Fassung 18 ist an dem
oberen Teil der Schenkelrahmenkonstruktion 12 befestigt.
Die Fassung 18 kann hohl ausgebildet sein, wobei ihr oberer
Teil offen ist, um einen femoralen Stumpf 20 aufzunehmen.
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Der
Grad der Widerstandskraft der Drehung der Schenkelrahmenkonstruktion 12 relativ
zu der Beinrahmenkonstruktion 14 um den Kniestift 16 wird
durch ein geschlossenes hydraulisches System 22 gesteuert. Das
hydraulische System 22 umfasst einen hydraulischen Zylinder 24,
in welchem ein Kolben 26 untergebracht ist, welcher an
einer Kolbenstange 28 befestigt ist, welche von einer hydraulischen
Flüssigkeit 30 umgeben
ist. Das System 22 umfasst des weiteren Leitungen 32,
welche die hydraulische Flüssigkeit 30 zwischen dem
Zylinder 24 und einem hydraulischen Steuerventil 34 für die Fliessgeschwindigkeit übermitteln.
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Das
geschlossene hydraulische System 22 steuert die Widerstandskraft
der Beugung des künstlichen Knies 16 durch
Koppelung der Schenkelkonstruktion 12 und der Beinkonstruktion 14.
Das System 22 ist durch den oberen Teil der Kolbenstange 28 und
einen Kolbenstangenstift 36 drehbar mit der Schenkelkonstruktion 12 verbunden.
Das System 22 ist durch den unteren Teil des Zylinders 24 und einem
Zylindergehäusestift 38 drehbar
mit der Beinkonstruktion 14 verbunden.
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Gemäss dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel,
welches in den 1 und 2 dargestellt ist, umfasst
die Schenkelrahmenkonstruktion 12 des weiteren einen oberen
Rahmenblock 40 und einen unteren Rahmenblock 42.
Der obere Rahmenblock 40 und der untere Rahmenblock 42 sind
einer mit dem anderen durch einen Gestängemechanismus 44 verbunden,
welcher vier Verbindungsglieder aufweist (die beiden Verbindungsglieder
auf der rechten Seite sind identisch mit den beiden Verbindungsgliedern
auf der gezeigten linken Seite). Der Gestängemechanismus 44 übermittelt
die AP-Bewegung
des oberen Blocks 40 relativ zu dem unteren Block 42,
um das hydraulische Ventil 34 durch Versetzen einer Kopplungsstange 46 zu
steuern.
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Die
Art der Anwendung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispieles 10 der Über-Knie-Prothese
der vorliegenden Erfindung wird zunächst mit Bezug auf 1 dargestellt. Der Schenkelstumpf 20 wird
von dem Nutzer durch Kontraktion der Hüftgelenk-Beugemuskeln in dem
amputierten Schenkelstumpf in eine Richtung nach vorne bewegt. Die
Bewegung der Fassung 18 nach vorne bewegt den oberen Block 40 in
eine Richtung nach vorne relativ zu dem unteren Block 42,
wodurch der Gestängemechanismus 44 die
Kopplungsstange 46 versetzt und das Fliessgeschwindigkeitssteuerungsventil 34 öffnet. Ist
das Ventil 34 einmal offen, kann die hydraulische Flüssigkeit 30 sich
freier innerhalb der Leitungen 32 bewegen. Dies wiederum
ermöglicht
es dem hydraulischen Kolben 26, sich innerhalb dem hydraulischen
Zylinder 24 freier zu bewegen, ermöglicht es der Schenkelrahmenkonstruktion 12 sich
freier um den Kniestift 16 zu drehen und sich freier relativ
zu dem Beinrahmen 14 zu bewegen. Wenn der Schenkelstumpf 20 sich
weiter in eine Richtung nach vorne bewegt, wird das Ventil 34 vollständig geöffnet, der
Strom an hydraulischer Flüssigkeit 32 ist
ungehindert und die Schenkel- und Beinkonstruktionen 12 und 14 können frei
um den Kniestift 16 ohne Widerstandskraft drehen.
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2 zeigt die Anwendung der Über-Knie-Prothese 10,
um die Widerstandskraft des künstlichen Kniegelenkes
bis zu dem Punkt zu erhöhen,
an dem das künstliche
Kniegelenk festgelegt ist. Wie in 2 gezeigt,
wird der Schenkelstumpf 20 durch den Nutzer durch Kontraktion
der Hüftgelenk-Streckmuskeln
in eine rückwärtige Richtung
bewegt. Die rückwärtige Bewegung
der Fassung 18 bewegt den oberen Block 40 in eine rückwärtige Richtung
relativ zu dem unteren Block 42, wodurch der Gestängemechanismus 44 das
hydraulische Steuerungsventil 34 durch Verlagerung der
Stange 46 schliesst. Ist das Ventil 34 geschlossen,
bremst es den Strom an hydraulischer Flüssigkeit 30 innerhalb
der Leitungen 32. Dies wiederum bremst die Bewegung des
Kolbens 26 innerhalb des hydraulischen Zylinders 24,
wodurch die Schenkelkonstruktion 12 nicht mehr um den Kniestift 16 gedreht
werden kann und statt dessen seinen Winkel relativ zu dem Beinrahmen 14 beibehält. Bewegt
sich der Schenkelstumpf 20 weiter in eine rückwärtige Richtung,
schliesst das Ventil 34 vollständig, stoppt den Strom an hydraulischer
Flüssigkeit 30,
was den Kolben 26 innerhalb des Zylinders 24 festsetzt
und den Winkel zwischen Schenkelrahmenkonstruktion 12 und
Beinrahmenkonstruktion 14 erstarren lässt und das Festlegen des künstlichen
Knies verursacht.
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Die 3 und 4 stellen ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel 50 der Über-Knie-Prothese
der vorliegenden Erfindung dar. Die Prothese 50 wendet
eine unterschiedliche Einrichtung zum Übermitteln der AP- Bewegung des Schenkelstumpfes
zu dem geschlossenen hydraulischen System 22 an und lagert
das hydraulische System 22 teilweise innerhalb der Beinrahmenkonstruktion 14.
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Obwohl
das hydraulische System 22 teilweise innerhalb der Beinkonstruktion 14 verborgen
ist, verbindet es die Schenkelkonstruktion 12 und die Beinkonstruktion 14,
um einen Widerstand gegen die Kniebeugung in der selben Weise wie
das hydraulische System bei der Über-Knie-Prothese 10 zu
liefern. Der obere Teil des Systems 22 ist im Inneren der
Schenkelkonstruktion 12 durch die Kolbenstange 28 und
den Kolbenstangenstift 36 drehbar befestigt und der untere
Teil des hydraulischen Systems ist innerhalb der Beinrahmenkonstruktion 14 über den
Zylindergehäusestift 38 drehbar
befestigt.
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Gemäss diesem
Ausführungsbeispiel
umfasst die Schenkelrahmenkonstruktion 12 einen oberen
Rahmenblock 40, einen unteren Rahmenblock 42 und
eine Gleitschiene 52, welche es dem oberen Block 40 ermöglicht,
relativ zu dem unteren Block 42 zu gleiten. Ein Dämpfelement 54 ist
unter einer Lippe des oberen Blocks 40 angeordnet, um das
Aneinanderstossen der Blocks 40 und 42 während der
Gleitphase zu dämpfen. Wie
bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel
ist die Fassung 18, welche den Schenkelstumpf 20 (in
den 3 und 4 nicht gezeigt) aufnimmt,
an der oberen Oberfläche
des oberen Blocks 40 angeordnet.
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Wenn
der obere Block 40 relativ zu dem unteren Block 42 gleitet,
wird die Kopplungsstange 46 verschoben, wodurch das Öffnen und
schliessen des Fliessgeschwindigkeitssteuerungsventils 34 verursacht
werden. Die hydraulische Flüssigkeit 30 fliesst
von dem Steuerungsventil 34 durch die hydraulischen Leitungen 32,
welche, gemäss
diesem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels,
innerhalb der Schenkelrahmenkonstruktion 12 und des hydraulischen
Systems 22 angeordnet sind.
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In 3 hat der/die Nutzer/in
seinen oder ihren Schenkelstumpf gebeugt, um die Widerstandskraft des
künstlichen
Knies zu lösen.
Der obere Block 40 wurde in eine Richtung nach vorne relativ
zu dem unteren Block 42 und dem Beinrahmen 12 geschoben,
wodurch die Kopplungsstange 46 verschoben und das Ventil 34 geöffnet wurde.
Die hydraulische Flüssigkeit
fliesst frei innerhalb der Leitungen 32, während sich
der Kolben 26 innerhalb des Zylinders 24 frei
bewegt, was die Beugung des künstlichen
Knies ohne Widerstandskraft ermöglicht.
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In 4 hat der/die Nutzer/in
seinen oder ihren Schenkelstumpf gestreckt, um die Widerstandskraft beim
Beugen des künstlichen
Knies zu erhöhen
oder das künstliche
Knie festzulegen. Der obere Block 40 wurde in eine rückwärtige Richtung
relativ zu dem unteren Block 42 und der Beinkonstruktion 12 geschoben,
wodurch die Kopplungsstange 46 das Ventil 34 schliesst.
Die hydraulische Flüssigkeit
wird am freien Fliessen innerhalb der Leitungen 32 gehindert
und der Kolben 26 bleibt bewegungslos innerhalb des Zylinders 24,
wodurch das künstliche
Knie festgelegt und gesperrt wird.
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Details
der Schenkelrahmenkonstruktion 12 des zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiels
der Über-Knie-Prothese 50 sind
in 5 dargestellt. In
der Schenkelrahmenkonstruktion 12 der Prothese 50 ist das
Fliessgeschwindigkeitssteuerungsventil 34 untergebracht.
Die Fassung 18 ist an dem oberen Block 40 angeordnet.
Die Gleitschiene 52 ist zwischen dem oberen Block 40 und
dem unteren Block 42 eingebettet. Wenn der obere Block 40 relativ
zu dem unteren Block 42 gleitet, wird die Kopplungsstange 46 verschoben
und entweder öffnet
oder schliesst das Fliessgeschwindigkeitssteuerungsventil 34.
Die hydraulischen Leitungen 32, welche sich von dem Steuerungsventil 34 wegerstreckend,
dargestellt sind, übermitteln
die Geschwindigkeit des Flusses der Flüssigkeit 30 zu dem
hydraulischen Zylinder 24 (gezeigt in den 3 und 4).
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Eine
Art des Anordnens der hydraulischen Leitungen 32 innerhalb
der Schenkelkonstruktion 12 und des hydraulischen Systems 22 ist
in 6 dargestellt. Die
hydraulischen Leitungen 32 erstrecken sich von den beiden
Seiten des Fliessgeschwindigkeitssteuerungsventils 34 nach
hinten, an dem künstliche
Kniegelenk 16 vorbei und nach unten entlang des oberen
Teils des hydraulischen Zylinders 24, bis die Leitungen 32 in
den Zylinder 24 eindringen. Die Art der in 6 gezeigten Anordnung des Steuerungsventils 34 und
der Leitungen 32 ist übereinstimmend
mit der Ausgestaltung, welche für
das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Über-Knie-Prothese 50 dargestellt
ist, und kann auch für
andere Ausführungsbeispiele
der Über-Knie-Prothese
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, bei welchen das Steuerungsventil 34 innerhalb
der Schenkelkonstruktion 12 gelagert ist und wo es erwünscht ist,
dass die Leitung 32 zusammen mit den anderen Bestandteilen
der prothetischen Vorrichtung eingeschlossen ist. Das Einschliessen
der Leitungen 32 innerhalb solcher anderer Bestandteile
verbessert das Erscheinungsbild, die Annehmlichkeit und die Leichtigkeit
der Verwendung der Vorrichtung.
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Dargestellt
in den 7 bis 9 ist ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel 60 der Über-Knie-Prothese der
vorliegenden Erfindung, bei welcher das hydraulische System 22 einschliesslich
des Fliessgeschwindigkeitssteuerungsventils 34 vollständig innerhalb
der Beinrahmenkonstruktion 14 untergebracht ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
erscheint die Fassung 18, bezugnehmend zunächst auf 7, in dem oberen Block 40 der
Schenkelrahmenkonstruktion 12 integriert zu sein. Wenn
der Nutzer die Fassung 18 dazu veranlasst, den oberen Block 40 relativ
zu dem unteren Block 42 zu bewegen, veranlasst eine gleitbare Gestängekonstruktion
das Fliessgeschwindigkeitssteuerungsventil 34, welches
innerhalb der Beinkonstruktion 14 aufgenommen ist, sich
entweder zu öffnen
oder zu schliessen und dadurch die Widerstandskraft der Kniebeugung
zu variieren.
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Die
Einzelheiten und die Art der Funktion der gleitbaren Gestängekonstruktion,
welche dazu dient, die AP-Bewegung des Schenkelstumpfes zu dem Fliessgeschwindigkeitssteuerungsventil 34 in
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 60 zu übermitteln,
sind in den 8 und 9 dargestellt. 8 zeigt die Schenkelrahmenkonstruktion 12 der Über-Knie-Prothese 62,
während 9 die Über-Knie-Prothese 62 im
Querschnitt zeigt.
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Der
obere Block 40 liegt an dem unteren Block 42,
wobei die Gleitschiene 52 zwischen den Blöcken 40 und 42 eingebettet
ist, um das Gleiten der Blöcke 40 und 42 relativ
zueinander zu erleichtern. Dämpfelemente 54 sind
zwischen Lippen angeordnet, welche an den Blöcken 40 und 42 ausgebildet
sind, um das Aneinanderstossen dieser Lippen am Ende eines jeden
Gleitens zu dämpfen.
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Wenn
der Block 40 entlang der Gleitschiene 52 in eine
AP-Richtung relativ
zu dem Block 42 gleitet, übermittelt eine Spindelkopplung 62 diese
Bewegung zu einer Steuerungsschraube 64 (gezeigt in 9), wodurch die Steuerungsschraube 64 dreht.
Die Drehbewegung der Steuerungsschraube 64 wird in eine
Verschiebung der Kopplungsstange 46 übertragen, welche auf das Steuerungsventil 34 einwirkt.
Abhängig
von der Richtung der Drehung der Steuerungsschraube 64 öffnet oder
schliesst diese das Fliessgeschwindigkeitssteuerungsventil 34 durch
die Kopplungsstange 46.
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10 stellt noch ein weiteres
bevorzugtes Ausführungsbeispiel 70 der Über-Knie-Prothese
der vorliegenden Erfindung da. Die Über-Knie-Prothese 70 verwendet
einen Sensor 72, um die AP-Bewegung des oberen Blocks 40 relativ
zu dem unteren Block 42 zu ermitteln. Leitungen 74 übermitteln
die elektrischen Impulse, welche von dem Sensor 72 gesendet
werden, zu einer Mikroprozessoreinheit 76. Der Mikroprozessor 76 wiederum
sendet Signale, basierend auf der von dem Sensor 72 empfangenen
Eingabe zu dem Fliessgeschwindigkeitssteuerungsventil 34.
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Der
Mikroprozessor empfängt
die Eingabe von dem Schenkelstumpfsensor 72, er ist jedoch
so ausgestaltet, dass er auch Eingaben von anderen Sensoren (nicht
gezeigt) empfangen und verarbeiten kann. Solche anderen Sensoren,
welche im Stand der Technik bekannt sind, sind an dem künstlichen
Knie und/oder Knöchel
angeordnet, um die Knöchelbewegung,
den Kniewinkel, die Geschwindigkeit der Kniebeugung, den Schrittzyklus,
die Geschwindigkeit des Schrittzyklusses und dgl. zu messen. Informationen,
welche durch diese anderen Sensoren gesendet werden, werden zusammen
mit den Daten aus dem Schenkelstumpfsensor 32 verarbeitet,
um eine verfeinerte Steuerung des Fliessgeschwindigkeitsventils 34 und
eine intelligentere Verwendung der transfemoralen prothetischen
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zu liefern.
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Zusammenfassung
und Umfang
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Dementsprechend
wird erkannt werden, dass die Über-Knie-Prothese der vorliegenden
Erfindung den Nutzer mit einer Einrichtung zum Steuern der Widerstandskraft
der Kniebeugung ohne Rücksicht
auf die Kniewinkel durch AP-Bewegung
des Schenkelstumpfes versieht. Das Pressen des Schenkelstumpfes
nach hinten innerhalb der Stumpffassung verlangsamt die Kniebeugung,
bis das Knie festliegt. Das Pressen des Schenkelstumpfes nach vorne
ermöglicht
es dem künstlichen
Kniegelenk, äusseren
Kräften
nachzugeben, wie bspw. Schwerkraft und/oder Schenkeldruck, bis die
Prothese frei um den Kniedrehpunkt dreht.
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Allmähliche Bewegung
des Schenkelstumpfes in eine AP-Richtung
innerhalb der prothetischen Stumpffassung ermöglicht es dem Träger die
Widerstandskraft des künstlichen
Kniegelenkes in einem Kontinuum von Festlage zu einem Nachgeben
mit stärkerer
Widerstandskraft bis zu einem Nachgeben mit leichter Widerstandskraft
bis zu einem freien Drehen allmählich
zu variieren. Mit Übung
wird der Nutzer der Über-Knie-Prothese
der vorliegenden Erfindung Reflexe entwickeln, so dass er oder sie
unbewusst die Hüftgelenks-Streck- und -Beugemuskeln
des Schenkelstumpfes kontrahiert und lockert, um die Widerstandskraft der
Kniebeugung zu erhöhen
und dadurch das Einknicken des Kniegelenkes zu verhindern.
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Da
das hydraulisch gesteuerte künstliche
Kniegelenk der Prothese der vorliegenden Erfindung variable Beugungswiderstandskräfte bei
jedwedem gegebenen Kniewinkel zeigen kann, erleichtert die Prothese
einen Wechselschritt fast bis zum Normalen, sowohl während dem
Hinuntersteigen, als auch dem Hinaufsteigen von Neigungen und Stufen.
Und da die meisten der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung mechanisch ohne elektronische Sensoren arbeiten und keines
eine mit einem Sensor ausgestattete Schenkelfassung benötigt, ist
die Prothese relativ einfach zu konstruieren und preisgünstig herzustellen.
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Während die
vorliegende Erfindung in Hinsicht auf die spezifischen Strukturen,
welche die vielen unterschiedlichen bevorzugten Ausführungsbeispiele
widerspiegeln beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die
in diesen Ausführungsbeispielen
vorgetragenen Strukturen begrenzt. Während jedes der beschriebenen
Ausführungsbeispiele
eine unterschiedliche Einrichtung zum Übermitteln der AP-Bewegung
des Schenkelstumpfes 20 zu dem Fliessgeschwindigkeitssteuerungsventil 34 verwendet,
können
andere Einrichtungen angewendet werden, welche in der Lage sind,
die AP-Bewegung des Schenkelstumpfes zu dem Steuerungsventil zu übermitteln,
ohne von dem Umfang und Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Ebenso sind Arten der Unterbringung des hydraulischen Systems 22 innerhalb
und ausserhalb der Schenkelkonstruktion 12 und der Beinkonstruktion 14 über jene
Konfigurationen, welche speziell in Verbindung mit den oben beschriebenen
Ausführungsbeispielen
dargestellt sind, möglich.
Auch kann ein geschlossenes Gaszylindersystem das beschriebene geschlossene
hydraulische System ersetzen, und jede Anzahl von bekannten Verbesserungen
für prothetische
Bein- und Fussvorrichtungen können
zusammen mit der Über-Knie-Prothese, welche
hier beschrieben wurde, angewendet werden. Dementsprechend sollte
der Umfang der Erfindung durch die angefügten Ansprüche und ihre zulässigen Äquivalenzen
bestimmt sein, eher als mit Bezug zu irgendwelchen bestimmten Beispielen,
Ausführungsbeispielen
oder Darstellungen.
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