DE102011053765A1

DE102011053765A1 - Fußfederanordnung und Prothesenfuß mit einer solchen Fußfederanordnung

Info

Publication number: DE102011053765A1
Application number: DE201110053765
Authority: DE
Inventors: Christoph Meinhardt
Original assignee: Prosthetics Solutions & Co KG GmbH; Prosthetics-Solutions & Co KG GmbH
Current assignee: Prosthetics Solutions & Co KG GmbH; Prosthetics-Solutions & Co KG GmbH
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-03-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fußfederanordnung (1) für eine Fußprothese (2), welche ein Fußteil (3) mit einem künstlichen Unterschenkel- oder Beinfortsatz verbindet bzw. diesen in Bereichen bildet, wobei die Fußfederanordnung (1) mehrere parallel geschaltete und parallel angeordnete längliche Blattfederelemente (4) aufweist, wobei die Blattfederelemente (4) zu einem Ende (41) hin eine stärkre Krümmung als am gegenüberliegenden Ende (42) aufweisen, wobei die Blattfederelemente (4) an ihren Enden (41, 42) jeweils mittels einer mechanischen durch die Blattfederelemente (4) greifenden Verbindung (51, 52) momentenstarr miteinander verbunden sind, wobei durch Spannen und Entspannen der Fußfederanordnung (1) sich der Abstand der Blattfederelemente (4) im Bereich zwischen den momentenstarren Verbindungen (51, 52) verändert, wobei die Blattfederelemente (4) voneinander durch jeweils eine elastisch nachgiebige Federschicht (6) getrennt sind, wobei zwischen den Blattfederelementen (4) und auf einem Teilbereich auf wenigstens einer Seite der elastisch nachgiebigen Federschicht (6) ein Abstandshaltekörper (7) angeordnet ist, der die Kompression der den Abstandshaltekörper (7) umgebenden nachgiebigen Federschicht (6) auf ca. 50% deren Schichtdicke begrenzt. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Fußprothese mit einer solchen Fußfederanordnung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fußfederanordnung für eine Fußprothese, welche ein Fußteil mit einem künstlichen Unterschenkel- oder Beinfortsatz verbindet bzw. diesen in Bereichen bildet sowie einen Prothesenfuß mit einer solchen Fußfederanordnung.
Fußprothesen haben das Ziel einen möglichst natürlichen Bewegungsablauf und ein bequemes Gehen zur Verfügung zu stellen. Sehr oft sind die Anordnungen zu starr oder auch zu komplex, so dass ein intuitives gehen einer Person mit einer Fußprothese nicht möglich ist.
Aus der US 5,166,384 ist eine Federanordnung bekannt, bei der zwischen zwei mit einem lichten Abstand beabstandeten Blattfederelementen ein Pufferspeicher angeordnet ist, der eine Teilladung der aufzunehmenden Energie aufzunehmen vermag. Diese Anordnung ist allerdings wegen der verwendeten Teile aufwändig und teuer in der Herstellung.
Aus der US 5,181,933 ist ein Fußteil bekannt, bei dem eine Schlitzung in eine Fußplatte parallel angeordnete und einseitig momentenstarr angelenkte Federelemente zum bequemen Gehen vorschlägt. Eine Ähnlich gelagerte Anordnung schlägt die US 5,443,528 vor. Hier werden allerdings mehr als zwei Federelemente parallel geschaltet, die einseitig momentenstarr gehalten sind.
Auch aus der DE 93 15 665 U1 ist eine C-förmige Fersenfeder aus mehreren parallel mit einem lichten Abstand zueinander angeordneten, an ihren Enden momentenstarr verbundenen Blattfederelementen bekannt, die eine Energieaufnahme beim Auftreten ermöglicht.
Eine Parallelschaltung von beidseitig momentenstarr angeordneten Blattfederelementen einer Fußfederanordnung ist aus der US 5,549,711 bekannt. Dabei werden eine Vielzahl von Blattfederelementen mit einem lichten Abstand zwischen diesen an den Enden zusammengeformt, zum einen zur Bildung einer Vorderfußfeder, zum anderen zur Bildung einer separaten Fersenfeder.
Die US 5,725,598 zeigt eine Fußfederanordnung, die teilweise den Unterschenkel ersetzt, bei der zwei parallel geschaltete C-förmige Blattfederelemente beidseitig momentenstarr mit einem Verbindungselement zusammengefasst sind, wobei durch einen Abstandshalter die Blattfederelemente voneinander beabstandet sind. Die gezeigte Anordnung ist dabei aber sehr starr und wenig Energie-speichernd ausgebildet, so dass sich ein typisches Prothesen-Träger-Laufbild wegen des wenig bis nicht federnden Fußteils einstellen wird.
Aus der EP 1372547 A ist eine Fußfederanordnung bekannt, die ein Fußteil mit einem künstlichen Unterschenkel- oder Beinfortsatz verbindet bzw. diesen in Bereichen bildet. Dabei weist die Fußfederanordnung mehrere parallel geschaltete und parallel angeordnete längliche Blattfederelemente auf. An den Enden sind die Blattfederelemente mittels einer mechanischen Verbindung momentenstarr verbunden. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass sicht beim Spannen und Entspannen der Fußfederanordnung sich der Abstand der Blattfederelemente im Bereich zwischen den momentenstarren Verbindungen derart verändert, dass im Extremfall die Blattfederelemente sich berühren und es zu einem abrupten Dehnungsstopp des Blattfederpakets kommen kann, was einen für den Läufer unangenehmen Begrenzungspunkt darstellt. Diese Feder ist schon sehr nah an der Nachbildung eines natürlichen Bewegungsablaufs. Jedoch is kaum eine Anpassung an feine Abstimmungen möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Fußfederanordnung zur Verfügung zu stellen, der die eine Anpassung an den Träger ermöglicht und die harten Anschläge des beschriebenen Stands der Technik bei Extrembelastung am Anschlag vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch eine Fußfederanordnung für eine Fußprothese nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Prothesenfuß nach den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
Erfindungsgemäß ist nach einem ersten Aspekt der Erfindung ein Fußfederanordnung für eine Fußprothese, welche ein Fußteil mit einem künstlichen Unterschenkel- oder Beinfortsatz verbindet bzw. diesen in Bereichen bildet, wobei die Fußfederanordnung mehrere parallel geschaltete und parallel angeordnete längliche Blattfederelemente aufweist, wobei die Blattfederelemente zu einem Ende hin eine stärkre Krümmung als am gegenüberliegenden Ende aufweisen, wobei die Blattfederelemente an ihren Enden jeweils mittels einer mechanischen durch die Blattfederelemente greifenden Verbindung momentenstarr miteinander verbunden sind, wobei durch Spannen und Entspannen der Fußfederanordnung sich der Abstand der Blattfederelemente im Bereich zwischen den momentenstarren Verbindungen verändert, die sich dadurch auszeichnet, dass die Blattfederelemente voneinander durch jeweils eine elastisch nachgiebige Federschicht getrennt sind, wobei zwischen den Blattfederelementen und auf einem Teilbereich auf wenigstens einer Seite der elastisch nachgiebigen Federschicht ein Abstandshaltekörper angeordnet ist, der die Kompression der den Abstandshaltekörper umgebenden nachgiebigen Federschicht auf ca. 50% deren Schicht-dicke begrenzt.
Die Schaumfüllung ermöglicht eine Flexibilitätssteuerung an der Fußfederanordnung. Die bekannte Multilagen-Struktur von Blattfederelementen wird durch Einbringung von Schaumlagen und einem Abstandhalter zur Einhaltung eines Minimalabstands zwischen jeder Lage, in folgenden Funktionen verbessert.
Durch die eingebrachten Schaumlagen, werden die eintretenden Kräfte im Fersenkontaktmoment deutlich besser aufgenommen und wirken sich auf die Plantarreaktion der Fußplatte deutlich komfortabeler für den Patienten aus, sodass die Fußplatte nicht spürbar auf dem Boden aufschlägt, sondern ein weicher Ablauf erfolgt.
Die Einbringung von Schmutzpartikeln bei beabstandeten parallelen Blattfederelementen wird zu nahezu 100% ausgeschlossen, somit die Haltbarkeit des Fußes deutlich verbessert. Bei ungünstiger Verschmutzungslage (Split, Sand, ...) kann dies sogar zum Ausfall der Federfunktion beim Stand er Technik führen.
Es kann noch exakter auf die Aktivität und das Körpergewicht des Patienten eingegangen werden, da das Raumgewicht des Schaums die Kompressionsgeschwindigkeit der beispielsweise als Grafitcarbonplatten ausgebildeten Blattfederelemente zueinander beeinflusst, in der Form dass der Ladungsaufnehmende als auch der Ladungsabgebende Moment mit mehr oder weniger Widerstand versehen werden kann.
Die eingeklebten die minimale Distanz haltenden Abstandshaltekörper ermöglichen in der Kompressionsphase eine Ladungslimitierung die ebenfalls der Schonung des Materials als auch zur Verhinderung des Durchschlagens der einzelnen Lagen dient. Die Verklebung des Schaums wirkt entgegen der Verschiebung und fixiert die Schaumlagen in der Bewegung.
Von Vorteil sind die Blattfederelemente aus Stahl, einem Karbon-Verbundstoff, Titan, oder einer Mischung aus diesen gefertigt.
Bevorzugterweise ist die Federschicht durch einen hochelastischen Schaumstoff gebildet.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abstandshaltekörper aus einem Hartgummi gefertigt ist.
Nach dem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Prothesenfuß vorgesehen, der eine Fußfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.
Vorteilhafterweise weist der Prothesenfuß am oberen, dem Unterschenkel- oder Beinfortsatz zugewandten Ende der Blattfederelemente die die Fußfederanordnung bilden ein Adapterstück auf.
Bevorzugterweise ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Auslenkung der Fußfederanordnung gegenüber dem Fußteil durch einen Anlagekeil begrenzt ist.
Das Fußteil weist von Vorteil in seinem vorderen Bereich und/oder dem Fersenbereich ebenfalls eine parallele Federanordnung, insbesondere durch einen Einschnitt ins Material des Fußteils, auf.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen oder deren mögliche Unterkombinationen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Im Einzelnen zeigt die schematische Darstellung in:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Prothesenfußes mit einer erfindungsgemäßen Fußfederanordnung,
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fußfederanordnung,
3 eine schematische Darstellung der Fußfederanordnung aus 2 in Einzelteilen,
4 eine schematische Detailansicht eines noch nicht in einer Teilausnehmung der Federschicht eingelegten Abstandshaltekörpers,
5 die Federschicht aus 4 mit bereits eingelegtem Abstandshaltekörper von der anderen Seite her gesehen,
6 eine schematische Schnittdarstellung entsprechend der Linie VI aus 4,
7 eine schematische Schnittdarstellung entsprechend der Linie VII aus 4,
8 eine schematische Schnittdarstellung entsprechend der Linie VIII aus 5,
9 eine schematische Schnittdarstellung durch die Parallelanordnung der Blattfederelemente der erfindungsgemäßen Fußfederanordnung in entspannter Stellung, und
10 eine entsprechende Schnittdarstellung durch die gleiche Parallelanordnung der Blattfederelemente entsprechend 9, wobei die Blattfederelemente maximal gegeneinander ausgelenkt sind und die Abstandshaltekörper eine weitere Annäherung verhindern, um die Federschicht nicht mehr zu komprimieren.
Die in den Figuren gleichen Bezugsziffern bezeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente.
In 1 ist eine beispielhafte Fußfederanordnung 1 in einer Fußprothese 2 gezeigt. Dabei ist ein Fußteil 3 mit einem künstlichen Unterschenkel- oder Beinfortsatz über ein Adapterstück zu verbinden. In Bereichen bildet die Feder über der Lage des einstigen Fußgelenks den Unterschenkel.
Die Fußfederanordnung 1 besteht aus mehreren parallel geschaltete und parallel angeordnete längliche Blattfederelemente 4. Die Blattfederelemente 4 weisen zum unteren Ende 41 hin eine stärkre Krümmung als am gegenüberliegenden Ende 42 auf.
Zusammengefasst sind die Blattfederelemente 4 an ihren Enden 41, 42 jeweils momentenstarr mittels einer mechanischen durch die Blattfederelemente 4 greifenden Verbindung 51, 52 in Form einer Schraube.
Um eine zu große Auslenkung der Fußfederanordnung 1 gegenüber dem Fußteil 3 zu Verhindern ist ein Anlagekeil 9 vorgesehen.
Das Fußteil 3 weist zum weiteren Laufkomfort im Beispiel in seinem vorderen Bereich 31 eine parallele Federanordnung 33 auf. Diese ist erreicht durch einen Einschnitt 34 ins Material des Fußteils.
In 2 und den folgenden Abbildungen ist die Fußfederanordnung 1 näher dargestellt.
Die Blattfederelemente 4 sind voneinander durch jeweils eine elastisch nachgiebige Federschicht 6 getrennt.
Siehe hierzu auch die schematische Zerlegung nach 3. Die Blattfederelemente sind im Bereich der Verbindung durch die Schraube durch inkompressible Anstandselemente 43 für die Ausdehnung der Federschicht 6 beabstandet. Der sich bildende Abstand ist vollständig durch die Federschicht 6 eingenommen.
Zwischen den Blattfederelementen 4 und auf einem Teilbereich auf einer Seite der elastisch nachgiebigen Federschicht 6 sind Abstandshaltekörper 7 angeordnet, die die Kompression der den Abstandshaltekörper 7 umgebenden nachgiebigen Federschicht 6 auf ca. 50% deren Schichtdicke begrenzen. Hierdurch wird eine Überbeanspruchung der Schaumschichten verhindert.
In 4 ist eine schematische Detailansicht eines noch nicht in einer Teilausnehmung 61 der Federschicht 6 eingelegten Abstandshaltekörpers 7 gezeigt. In 5 ist der Abstandshaltekörper 7 bereits Eingelegt.
Die 6, 7 und 8 zeigen schematische Schnittdarstellung entsprechend der Linien VI und VII aus 4, sowie Linie VIII aus 5.
Durch Spannen und Entspannen der Fußfederanordnung 1 verändert sich der Abstand der Blattfederelemente 4 im Bereich zwischen den momentenstarren Verbindungen 51, 52.
Dies ist in den 9 und 10 näher dargestellt. So zeigt 9 in einer schematischen Schnittdarstellung durch die Parallelanordnung der Schichtenfolge aus Blattfederelementen 4 und der Federschichten 6 der erfindungsgemäßen Fußfederanordnung 1 in entspannter Stellung den entspannten Zustand der Federschichten und in 10 eine entsprechende Schnittdarstellung durch die gleiche Parallelanordnung der Blattfederelemente, wobei die Blattfederelemente maximal gegeneinander ausgelenkt sind und die Abstandshaltekörper eine weitere Annäherung unter Komprimierung der Federschichten verhindern.
Die Blattfederelemente 4 können im Sinne der Erfindung aus Stahl, einem Karbon-Verbundstoff, Titan, oder einer Mischung aus diesen gefertigt sein.
Die Federschicht 6 kann durch einen hochelastischen Schaumstoff gebildet sein. Entsprechend dem Körpergewicht des Trägers der Prothese kann die Elastizität eingestellt werden. Auch ist eine Anpassung für sensible Benutzer nachträglich möglich.
Dementsprechend kann der Abstandshaltekörper 7, um einen harten Endanschlag zu verhindern aus einem Hartgummi gefertigt sein.
Bezugszeichenliste

1: Fußfederanordnung
2: Fußprothese
3: Fußteil
31: vorderer Bereich
32: Fersenbereich
33: Federanordnung
34: Einschnitt
4: Blattfederelement
41, 42: Ende des Blattfederelements
43: Abstandselement
44, 45: Bohrung
51, 52: Verbindung
6: Federschicht
61: Teilausnehmung in der Schicht
7: Abstandshaltekörper
8: Adapterstück
9: Anlagekeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5166384 [0003]
US 5181933 [0004]
US 5443528 [0004]
DE 9315665 U1 [0005]
US 5549711 [0006]
US 5725598 [0007]
EP 1372547 A [0008]

Claims

Fußfederanordnung (1) für eine Fußprothese (2), welche ein Fußteil (3) mit einem künstlichen Unterschenkel- oder Beinfortsatz verbindet bzw. diesen in Bereichen bildet, wobei die Fußfederanordnung (1) mehrere parallel geschaltete und parallel angeordnete längliche Blattfederelemente (4) aufweist, wobei die Blattfederelemente (4) zu einem Ende (41) hin eine stärkre Krümmung als am gegenüberliegenden Ende (42) aufweisen, wobei die Blattfederelemente (4) an ihren Enden (41, 42) jeweils mittels einer mechanischen durch die Blattfederelemente (4) greifenden Verbindung (51, 52) momentenstarr miteinander verbunden sind, wobei durch Spannen und Entspannen der Fußfederanordnung (1) sich der Abstand der Blattfederelemente (4) im Bereich zwischen den momentenstarren Verbindungen (51, 52) verändert, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfederelemente (4) voneinander durch jeweils eine elastisch nachgiebige Federschicht (6) getrennt sind, wobei zwischen den Blattfederelementen (4) und auf einem Teilbereich auf wenigstens einer Seite der elastisch nachgiebigen Federschicht (6) ein Abstandshaltekörper (7) angeordnet ist, der die Kompression der den Abstandshaltekörper (7) umgebenden nachgiebigen Federschicht (6) auf ca. 50% deren Schichtdicke begrenzt.
Fußfederanordnung für einen Prothesenfuß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfederelemente (4) aus Stahl, einem Karbon-Verbundstoff, Titan, oder einer Mischung aus diesen gefertigt sind.
Fußfederanordnung für einen Prothesenfuß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federschicht (6) durch einen hochelastischen Schaumstoff gebildet ist.
Fußfederanordnung für einen Prothesenfuß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshaltekörper (7) aus einem Hartgummi gefertigt ist.
Prothesenfuß (2), dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Fußfederanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.
Prothesenfuß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen (41), dem Unterschenkel- oder Beinfortsatz zugewandten Ende der Blattfederelemente (4) die die Fußfederanordnung (1) bilden ein Adapterstück (8) vorgesehen ist.
Prothesenfuß nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkung der Fußfederanordnung (1) gegenüber dem Fußteil (3) durch einen Anlagekeil (9) begrenzt ist.
Prothesenfuß nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fußteil (3) in seinem vorderen Bereich (31) und/oder dem Fersenbereich (32) ebenfalls eine parallele Federanordnung (33), insbesondere durch einen Einschnitt (34) ins Material des Fußteils (3), aufweist.