DE102008003377A1 - Shock-reducing artificial knee for use by prosthesis wearer in medical engineering, has stopper with two holes in which one hole has slot, and cushion arranged between joint section and stopper, where slot hinders rotation of middle section - Google Patents

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Abstract

The knee has an upper joint section (1) comprising a connection head for connection with a thigh, and a joint stopper (4) with two parallel holes (12), where one hole has a slot in a longitudinal direction. A stop cushion (13) is arranged between the joint section and the stopper, and a cushion block is fastened to a middle joint section (2). A lower section (3) is provided for accommodating a pneumatic cylinder, and a piston rod (5) is connected with a pneumatic unit, where the slot is narrowed under the influence of an external force and hinders the rotation of the middle section.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

(a) Bereich der Erfindung(a) Field of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein stoßverringerndes künstliches Knie, welches unter Einsatz von Gelenken mindestens zwei beweglich verbundene Abschnitte hat, welche zusammen mit einem Schwenkbegrenzer und einer pneumatischen Zylinderstruktur dem Knie eine sichere und gleichmäßige Arbeitsweise erlauben, die zur Schonung des Prothesenträgers beiträgt.The The present invention relates to an impact-reducing artificial Knee, which uses at least two movable joints has connected sections, which together with a Schwenkbegrenzer and a pneumatic cylinder structure the knee a safe and uniform operation allow, which contributes to the protection of the prosthesis wearer.

(b) Beschreibung des derzeitigen Standes der Technik(b) Description of the current state of the technique

Der Fortschritt in der Medizintechnik macht es heutzutage möglich, daß durch Einsatz eines künstlichen Kniegelenks zusammen mit einer Beinprothese der Betroffene wieder nahezu natürlich gehen kann.Of the Progress in medical technology makes it possible today through that Use of an artificial Knee joint together with a prosthetic leg of the person concerned again almost natural can go.

Wegen des äußerst komplizierten Aufbaus des menschlichen Knies kann ein konventionelles künstliches Knie die Funktion des natürlichen Knies nicht vollständig nachbilden und erlaubt daher dem Benutzer keinen vollkommen natürlichen Gang. Wenn ein Erwachsener mit seinen natürlichen Knien geht, steht ein Bein senkrecht, um das Körpergewicht zu tragen, während das andere angehoben, nach vorne bewegt und abgesenkt wird bis es den Boden berührt. Bevor es den Boden berührt werden beide Kniegelenke leicht angewinkelt, um die Bodenberührung weicher ablaufen zu lassen und um den nächsten Schritt vorzubereiten. Beim Gang mit einem künstlichen Kniegelenk unterliegt der dem Unterschenkel entsprechende Teil keiner Kontrolle im Hinblick die Stellung des Fußes und dem Winkel mit dem das Knie gebogen wird, wenn der Fuß durch die Kraft des Oberschenkels angehoben und nach vorne bewegt wird. Beim Auftreten der Prothese auf dem Boden wird daher der Hauptteil des Körpergewichts von dem der Ferse entsprechenden Teil aufgenommen. Der dadurch erzeugte Stoß wird an die Wirbelsäule abgegeben und an das Gehirn sowie andere Organe weitergeleitet. Längeres Gehen mit einer derartigen Prothese führt daher zu Unbehaglichkeit, wenn nicht zu Körperschäden.Because of of the extremely complicated Construction of the human knee can be a conventional artificial Knee the function of the natural Knee not completely therefore, it does not simulate and allow the user a completely natural one Corridor. When an adult walks with his natural knees, one gets in Leg perpendicular to the body weight too wear while the other is raised, moved forward and lowered until it is touched the ground. Before it touches the ground Both knee joints are slightly angled to soften the ground contact to expire and to the next Prepare step. When walking with an artificial knee joint is subject the lower leg corresponding part of any control in terms the position of the foot and the angle at which the knee is bent when the foot goes through the force of the thigh is lifted and moved forward. When the prosthesis on the floor is therefore the main part of body weight taken from the heel corresponding part. The generated thereby Shock will delivered to the spine and forwarded to the brain and other organs. Longer walking with such a prosthesis leads therefore uncomfortable, if not to physical injury.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Hauptziel der Erfindung ist ein künstliches Kniegelenk, das bessere Abfederung und Dämpfung der beim Gehen auftretenden Stöße erlaubt.main goal the invention is an artificial knee joint, the better cushioning and cushioning of the allowed to go while walking.

Zur Erreichung dieses Ziels dient ein stoßverringerndes künstliches Knie, bestehend aus einem oberen Koppelstück mit einem Anschlußkopf zur Befestigung an einem Oberschenkel und einem unteren Verbindungsstück zur Aufnahme eines Pneumatikzylinders. Zwischen beiden befindet sich das eigentliche Kniegelenk mit dem Gelenkstopper und der mittleren Gelenksektion. Die Stoßdämpfung erfolgt im Wesentlichen durch Reibung im Gelenkstopper und die Reaktion des Pneumatikzylinders.to Achieving this goal serves a shock-reducing artificial Knee, consisting of an upper coupling piece with a connection head to Attachment to a thigh and a lower connector for receiving a pneumatic cylinder. Between the two is the actual Knee joint with the joint stopper and the middle joint section. The shock absorption takes place essentially by friction in the joint stopper and the reaction of the pneumatic cylinder.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 Explosionsdarstellung eines stoßverringernden künstlichen Knies in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung 1 Exploded view of a shock-reducing artificial knee in accordance with the present invention

2 Schnitt durch das stoßverringernde künstliche Knie entsprechend der vorliegenden Erfindung 2 Section through the impact-reducing artificial knee according to the present invention

3 Wie 2, jedoch mit anderem Anstellwinkel 3 As 2 , but with a different angle of attack

4 Wie 2, jedoch mit anderem Anstellwinkel 4 As 2 , but with a different angle of attack

5 Bewegungsabfolge des stoßverringernden künstlichen Knies entsprechend der vorliegenden Erfindung 5 Motion sequence of the impact-reducing artificial knee according to the present invention

6 Darstellung der Dämpfungswirkung des stoßverringernden künstlichen Knies entsprechend der vorliegenden Erfindung 6 Representation of the damping effect of the impact-reducing artificial knee according to the present invention

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungDetailed description of the preferred execution

Das in 1 bis 6 beschriebene stoßverringernde künstliche Knie entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Struktur bestehend aus einer oberen Gelenksektion (1), einer mittleren Gelenksektion (2), einer unteren Sektion (3) für die Aufnahme eines Pneumatikzylinders, einem Gelenkstopper (4), einer Kolbenstange (5) und einer pneumatischen Einheit (6).This in 1 to 6 described impact reducing artificial knee according to the present invention is a structure consisting of an upper joint section ( 1 ), a middle joint section ( 2 ), a lower section ( 3 ) for receiving a pneumatic cylinder, a joint stopper ( 4 ), a piston rod ( 5 ) and a pneumatic unit ( 6 ).

Wie aus 1 hervorgeht, ist am oberen Ende der oberen Gelenksektion (1) ein Verbindungskopf (11) angebracht, mit dessen Hilfe die Verbindung zum Oberschenkel hergestellt wird. Eine obere Schwenkachse (10) geht durch die Bohrung (42) des Gelenkstoppers (4) und die Bohrungen (12) der oberen Gelenksektion (1). Eine Schwenkachse (40) geht durch die Bohrungen (21) der mittleren Gelenksektion (2) und die Bohrung (41) des Gelenkstoppers (4). Eine untere Schwenkachse (30) geht durch die Bohrungen (31) der unteren Sektion (3) und die Bohrung (22) der mittleren Gelenksektion (2). Die Kolbenstange (5) ist mit ihrem unteren Ende (52) mit der pneumatischen Einheit (6) in der unteren Sektion (3) und mit ihrem oberen Ende (51) mit dem Gelenkstopper (4) verbunden.How out 1 is apparent at the upper end of the upper joint section ( 1 ) a connection head ( 11 ), with the help of the connection to the thigh is made. An upper pivot axis ( 10 ) goes through the hole ( 42 ) of the joint stopper ( 4 ) and the holes ( 12 ) of the upper joint section ( 1 ). A pivot axis ( 40 ) goes through the holes ( 21 ) of the middle joint section ( 2 ) and the bore ( 41 ) of the joint stopper ( 4 ). A lower pivot axis ( 30 ) goes through the holes ( 31 ) of the lower section ( 3 ) and the bore ( 22 ) of the middle joint section ( 2 ). The piston rod ( 5 ) is with its lower end ( 52 ) with the pneumatic unit ( 6 ) in the lower section ( 3 ) and with its upper end ( 51 ) with the joint stopper ( 4 ) connected.

Wie aus 2 bis 4 hervorgeht können die obere Gelenksektion (1) und der Gelenkstopper (4) um die Schwenkachse (40) geschwenkt werden, um das Knie abzubiegen, wobei eine gleichmäßige Bewegung durch die über die Kolbenstange (5) mit dem Gelenkstopper (4) verbundene pneumatische Einheit (6) gewährleistet wird. Bei Rückkehr in die gestreckte Stellung wird der entstehende Stoß durch ein Anschlagkissen (13) zwischen oberer Gelenksektion (1) und Gelenkstopper (4), das an der oberen Gelenksektion (1) befestigt ist und einen Kissenblock, der an der mittleren Gelenksektion (2) befestigt ist gedämpft.How out 2 to 4 The upper joint section ( 1 ) and the joint stopper ( 4 ) about the pivot axis ( 40 ) to turn the knee, whereby a smooth movement through the over the piston rod ( 5 ) with the joint stopper ( 4 ) connected pneumatic unit ( 6 ). When returning to the extended position, the resulting impact is caused by a stop cushion ( 13 ) between upper joint section ( 1 ) and joint stopper ( 4 ) at the upper joint section ( 1 ) and a pad block attached to the middle joint section ( 2 ) is muffled.

Da ein künstliches Knie nicht wie ein natürliches leicht abgebogen werden kann, um den Schock des Auftretens abzufedern und den nächsten Schritt vorzubereiten, wird dieser Schock für den Benutzer spürbar und kann das Wohlbefinden beeinträchtigen. Um dieses Problem zu lösen hat die vorliegende Erfindung in der unteren Sektion (3) zwei schräg von oben nach unten verlaufende zylindrische Bohrungen (32), in denen sich jeweils ein Kolben (321), eine Feder (322), ein elastischer Körper (323) und eine Stellschraube (324) befindet. Sie wirken auf die mittlere Gelenksektion und bilden zusammen mit dem Gelenkstopper (4) einen Stoßdämpfer. Wie 5 und 6 zeigen, steht beim Gehen mit einem künstlichen Knie entsprechend der vorliegenden Erfindung zuerst ein Bein senkrecht und trägt das Gewicht des Benutzers, während das andere in leicht abgewinkeltem Zustand angehoben, nach vorne bewegt und dann bis zum Boden abgesenkt wird. In diesem Moment findet die Gewichtsverlagerung auf das Knie mit dem Stoßdämpfer statt. Infolge der dadurch hervorgerufenen Belastung verringert sich ein Spalt (43) im Gelenkstopper (4), der sich bis zu der Bohrung (41) erstreckt und erschwert die Rotation der Gelenkachse (40) in dieser. Die unteren Bohrungen (22) der mittleren Gelenksektion (2) drehen sich daher um die untere Schwenkachse (30) und der Stoßdämpfer, der mit der mittleren Gelenksektion verbunden ist wird zusammengedrückt, was den Stoß dämpft. Seine Wirkung kann mit Hilfe der Schrauben (324) eingestellt werden, um komfortables Gehen zu ermöglichen.Since an artificial knee can not easily be bent like a natural one to cushion the shock of occurrence and to prepare the next step, this shock will be felt by the user and may affect well-being. In order to solve this problem, the present invention has been described in the lower section ( 3 ) two obliquely from top to bottom extending cylindrical bores ( 32 ), in each of which a piston ( 321 ), a feather ( 322 ), an elastic body ( 323 ) and a set screw ( 324 ) is located. They act on the middle joint section and together with the joint stopper ( 4 ) a shock absorber. As 5 and 6 show, when walking with an artificial knee according to the present invention, first one leg is vertical and carries the weight of the user, while the other lifted in a slightly angled state, moved forward and then lowered to the ground. At this moment, the weight shift takes place on the knee with the shock absorber. As a result of the stress caused thereby a gap is reduced ( 43 ) in the joint stopper ( 4 ), which extends to the hole ( 41 ) extends and impedes the rotation of the joint axis ( 40 ) in this. The lower holes ( 22 ) of the middle joint section ( 2 ) therefore rotate about the lower pivot axis ( 30 ) and the shock absorber connected to the middle joint section is compressed, which dampens the shock. Its effect can be achieved with the help of screws ( 324 ) to allow comfortable walking.

Claims (1)

Ein stoßverringerndes künstliches Knie, bestehend aus: – einer oberen Gelenksektion mit einem Verbindungskopf zur Verbindung mit einem Oberschenkel am oberen Ende und Verbindungsbohrungen am unteren Ende; – einem Gelenkstopper mit zwei parallelen Bohrungen, von denen eine einen Schlitz in Längsrichtung hat und die als Aufnahme für Schwenkachsen dienen; – einem Dämpferkissen zwischen oberer Gelenksektion und Gelenkstopper; – einer mittleren Gelenksektion mit einem Dämpferblock und unteren und oberen Lagerbohrungen; – einer unteren Sektion für die Aufnahme einer Pneumatikeinheit und mit Bohrungen für Schwenkachsen sowie schräg verlaufenden zylindrischen Bohrungen, die jeweils einen Kolben und darunter eine Feder, ein elastisches Teil und eine Stellschraube enthalten; – einem oberen Gelenk, das aus der Verbindung der oberen Sektion mit dem Gelenkstopper durch eine Schwenkachse entsteht; – einem mittleren Gelenk, gebildet durch Verbindung des Gelenkstoppers mit den oberen Bohrungen der mittleren Gelenksektion; – einem unteren Gelenk, gebildet durch Verbindung der unteren Bohrung der mittleren Gelenksektion mit den Bohrungen der unteren Sektion für die Aufnahme der Pneumatikeinheit; – einer Pneumatikeinheit, untergebracht in der unteren Sektion; – einer Kolbenstange, deren oberes Ende mit dem Gelenkstopper und unteres mit der Pneumatikeinheit verbunden ist; wobei sich der Schlitz in der einen Bohrung des Gelenkstoppers unter dem Einfluß einer äußeren Kraft verengt und so das Verdrehen des mittleren Gelenks erschwert, die mittlere Gelenksektion jedoch um das untere Gelenk verschwenkt werden kann, wodurch sie auf die Zylindereinheit wirkt, die dadurch ihre stoßdämpfende Wirkung entfalten kann.An impact-reducing artificial Knee, consisting of: - one upper joint section with a connection head for connection with a thigh at the top and connecting holes at the bottom The End; - one Joint stopper with two parallel holes, one of which is a Slit has in the longitudinal direction and the as recording for Pivot axes serve; - one damper cushions between upper joint section and joint stopper; - one middle joint section with a damper block and lower and upper bearing bores; - one lower section for the inclusion of a pneumatic unit and with holes for swivel axes and aslant extending cylindrical bores, each having a piston and including a spring, an elastic part and a set screw contain; - one upper joint resulting from the connection of the upper section with the Joint stopper created by a pivot axis; - one middle joint, formed by connection of the joint stopper with the upper holes of the middle joint section; - one lower joint, formed by connecting the lower bore of the middle joint section with the holes of the lower section for receiving the Pneumatic unit; - one Pneumatic unit, located in the lower section; - one Piston rod, whose upper end with the joint stopper and lower connected to the pneumatic unit; where is the slot narrows in the one bore of the joint stopper under the influence of an external force and so the twisting of the middle joint difficult, the middle one However, joint section can be pivoted about the lower joint, whereby it acts on the cylinder unit, which thereby their shock-absorbing Can take effect.
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