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Die Erfindung betrifft einen Prothesenfuß mit einem Kernstück und eine das Kernstück zumindest teilweise umgebende, an eine Fußform angepasste Hülle mit einer Druckkammer, welche mit einem Medium befüllbar ist.
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Aus der
GB 1901/14894 A ist ein Prothesenfuß bekannt, welcher ein Kernstück aufweist, das von einer Hülle umgeben ist, bei der im Fersenbereich eine Druckkammer vorgesehen ist. Diese Druckkammer ist beispielsweise mit Luft befüllbar. Der Fußballen und der Zehenbereich wird aus einem granulierten Kork oder einem anderen nachgiebigen Material ausgebildet.
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Aus der
GB 275 902 A2 ist des Weiteren ein Prothesenfuß bekannt, welcher entlang der Sohle ein Luftkissen umfasst. Die
DE 114 440 A als auch die
US 579 787 A und die
US 1 151 144 A zeigen Prothesenfüße, bei denen eine Druckkammer eingesetzt wird, welche Luft umfasst.
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Aus der
DE 42 08 67 A ist ein künstlicher Fuß mit einem Kernstück aus Holz bekannt, auf dem eine Pressluftblase angebracht ist. Diese Pressluftblase ist leicht lösbar an einem Kernstück des künstlichen Fußes befestigt. Diese Pressluftblase ist von einer Hülle umgeben, die einen Schuh in der Kontur nachbildet. In diese Pressluftblase ist ein pferdefußähnliches Kernstück einsetzbar, welches an der Sohle der Hülle anliegt. Im Fersenbereich und im Vorfußbereich ist eine Druckkammer ausgebildet. Dazwischen liegend ist das Kernstück vorgesehen.
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Durch eine solche Ausführungsform kann zwar grundsätzlich eine Schuhform gebildet werden, jedoch weist diese den Nachteil auf, dass beim Aufsetzen der Prothese eine undefinierte Verformung des Fersenteils und beim weiteren Abrollen eine undefinierte Verformung des Vorfußes erfolgt, wobei während des Abrollgangs vom Fersenbereich zum Vorfußbereich ein harter Übergang aufgrund des Kernstücks, welches sich bis zur Sohle erstreckt, gegeben ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Prothesenfuß als Ersatz des menschlichen Fußes zu schaffen, welcher robust und einfach aufgebaut ist und zugleich ein hohes Maß an Komfort ermöglicht und einer Abrollbewegung eines menschlichen Fußes nahezu entspricht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Prothesenfuß gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch das Formstabilisierungselement wird ermöglicht, dass die die Druckkammer umgebende Hülle ein kontrolliertes Abrollen des Prothesenfußes ermöglicht und nach dem Abrollen sicherstellt, dass die Hülle in die Ausgangsposition für den nächsten Schritt zurückkehrt. Durch das nachgiebige Formstabilisierungselement kann der Fuß einem Abrollverhalten beim dynamischen Gehen eines menschlichen Fußes nachgebildet sein, wodurch ein hoher Komfort für den Benutzer gegeben ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass bei einer mit einem Medium befüllten Druckkammer das Kernstück mit seiner Unterseite mit Abstand zur Fußsohle angeordnet ist. Dadurch kann ein gedämpftes Abrollen und Aufsetzen des Fußes gegeben sein. Durch den Befüllungsdruck kann die Stoßdämpfung eingestellt werden. Bevorzugt können auch mehrere Druckkammern in der Hülle ausgebildet sein, wobei diese Druckkammern mit ein und demselben Medium, sowie mit gleichen oder mit abweichenden Drücken befüllbar sind. Ebenso können bei der Verwendung von mehreren Druckkammern diese mit verschiedenen Medien und/oder mit gleichen oder verschiedenen Drücken gefüllt werden, um ein Abrollverhalten und eine Dämpfung spezifisch einstellen zu können. Dadurch kann auch das Gehverhalten angepasst werden. Beispielsweise kann für die Verwendung der Fußprothese bei einem Laufsport eine andere Druckeinstellung erfolgen als beim üblichen Gehen.
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Das Formstabilisierungselement erstreckt sich vorzugsweise ebenfalls entlang des Fersenoberteils. Dadurch wird eine weitere Formstabilität bezüglich der Hülle gegeben, um einem undefinierten Ausweichen der Druckkammer im Fersenbereich beim Aufsetzen des Fußes entgegenzuwirken.
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Die Hülle des Prothesenfußes ist bevorzugt schlauchfrei ausgebildet. Dadurch kann eine Reduzierung der Bauteile und einfacher Aufbau erzielt werden.
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Dieser Prothesenfuß weist bevorzugt im Knöchelbereich des Kernstücks eine Anschlussstelle auf. Dadurch ist eine einfache Befestigung des Prothesenfußes am Unterschenkel gegeben. Die Anschlussstelle ist insbesondere durch ein lösbares Verbindungselement wie beispielsweise eine Schraubverbindung, eine Rast- oder Steckverbindung oder eine anderweitige Schnittstelle, wie beispielsweise ein Pyramidenadapter, ausgebildet, so dass nach einem längeren Gebrauch des Prothesenfußes ein einfacher Austausch bzw. Einstellung möglich ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass in der Anschlussstelle zumindest ein Ventil vorgesehen ist, über welches die zumindest eine Druckkammer mit einem Medium befüllbar ist. Dies weist den Vorteil auf, dass nach dem Befestigen des Prothesenfußes am Unterschenkel das Ventil abgeschlossen oder vor äußeren Einflüssen geschützt ist, so dass keine Verschmutzungen oder Beschädigungen entstehen. Vorteilhafterweise ist ein Druckluftventil vorgesehen, so dass die Druckkammer mit einem gasförmigen Medium, insbesondere Luft befüllbar ist. Alternativ kann auch ein flüssiges Medium oder gelförmiges Medium zur Befüllung der Druckkammer vorgesehen sein. In einer einfachen Ausführungsform ist ein einziges Ventil vorgesehen, durch welches eine Hülle mit einer einzigen Druckkammer mit einem Medium befüllbar ist. Sofern mehrere Druckkammern vorgesehen sind, kann für jede Druckkammer ein separates Ventil vorgesehen sein und die hierfür vorgesehenen Ventile können vorzugsweise ebenfalls in der Anschlussstelle integriert werden. Alternativ können diese Ventile zumindest teilweise auch außerhalb der Anschlussstelle angeordnet sein und sind dann vorzugsweise mit einer Verschlusskappe oder Abdeckung zur Vermeidung von Beschmutzungen und Beschädigungen geschützt.
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Die an dem Kernstück angreifende Hülle ist bevorzugt am Übergangsbereich zwischen der Anschlussstelle und dem Fußoberteil und Fersenoberteil mediumsdicht mit dem Kernstück verbunden. Dadurch kann eine abgeschlossene Einheit geschaffen werden.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Hülle lose am Fußoberteil und/oder Fersenoberteil auf dem Kernstück aufliegt. Dadurch kann die Abrollbewegung des menschlichen Fußes noch besser nachempfunden werden. Alternativ kann auch eine teilweise oder vollständige Verbindung, wie beispielsweise Verklebung oder Vulkanisierung mit dem Fußoberteil und/oder Fersenoberteil gegeben sein.
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An der Hülle sind bevorzugt unmittelbar Zehen angeformt. Dadurch ist eine weitere Vereinfachung bei der Herstellung gegeben. Zudem kann auch eine ansprechende Fußkosmetik, vorzugsweise in Kombination mit dem Fersenoberteil, geschaffen werden. Die Zehen können dabei einzeln angeformt werden oder als einzeln wirkend geformt oder geprägt ausgebildet sein.
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Die Hülle ist bevorzugt aus einem gummielastischen Kunststoff oder Naturkautschuk, insbesondere einem faser-/drahtverstärkten Kunststoff ausgebildet. Dadurch ist einerseits eine Nachgiebigkeit gegeben, andererseits eine hinreichende Festigkeit, um den Belastungen Stand zu halten. Vorteilhafterweise sind die Zehen aus Vollgummi vorgesehen. Insbesondere können für die Ausbildung der Hülle und der Zehen Materialien verwendet werden, wie dies bei der Herstellung für Autoreifen gegeben ist, so dass eine hohe Abriebfestigkeit und eine geringe kosmetische Beeinträchtigung bei der Benutzung gegeben ist.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass das Formstabilisierungselement als separates, insbesondere spangen- oder schalenförmiges Bauteil ausgebildet ist, welches unter Zwischenschaltung der Hülle auf das Kernstück aufsetzbar ist. Dadurch wird ermöglicht, dass einerseits während einer Abrollbewegung von der Ferse über einen vierten und fünften Strahl des Fußes, die eine Torsionsachse zum Abrollen über den Vorfuß bilden, zu den den Vorfuß bildenden Zehen bzw. Zehenglieder nachempfunden wird. Gleichzeitig kann durch die schalen- oder spangenförmige Ausgestaltung des Formstabilisierungselementes erzielt werden, dass ein seitliches Ausweichen der Druckkammer verhindert wird.
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Das Formstabilisierungselement ist gemäß einer alternativen Ausführungsform in die Hülle integriert. Dadurch ist eine kompakte und in der Handhabung einfache Ausführungsform gegeben.
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Das Formstabilisierungselement ist bevorzugt aus einem federelastischen Kunststoff hergestellt. Diese Elastizität kann in Abhängigkeit auf das Körpergewicht des Benutzers angepasst werden. Alternativ kann das Formstabilisierungselement auch direkt im Gummi bzw. der Hülle über einen Metallfaser-Verbund integriert sein.
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Das Formstabilisierungselement erstreckt sich vorteilhafterweise vom Fußoberteil bis zum Vorfuß, insbesondere zum Übergangsbereich zwischen der Druckkammer und daran geformten Zehen, so dass eine Abrollachse zwischen dem Mittelfußknochen und den Zehengliedern gebildet ist. Dadurch kann die natürliche Abrollachse nachgebildet werden.
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Das Formstabilisierungselement erstreckt sich bevorzugt auf eine mediale bzw. innere Seite und eine laterale, bzw. äußere Seite des Fußes. Dabei ist auf der medialen Seite vorgesehen, dass sich das Formstabilisierungselementes bis zum Fußgewölbe erstreckt. Auf der lateralen Seite kann das Formstabilisierungselement den fünften Strahl des Fußes umfassen. Die mediale und laterale Erstreckung des Formstabilisierungselement ist vorteilhafterweise asymmetrisch ausgebildet und an die natürliche Fußform angepasst.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Prothesenfußes sieht vor, dass das Kernstück eine zur Fußsohle weisende Abrollkontur (Roll-Over-Shape) aufweist. Für den Fall, dass die Druckkammer drucklos werden sollte, ist eine quasi Notlaufeigenschaft gegeben, so dass der Prothesenfuß dennoch ein Abrollen ermöglicht.
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Die Abrollkontur (Roll-Over-Shape) des Kernstücks weist bevorzugt eine gummiartige Beschichtung auf, so dass ein gedämpftes Auftreten ermöglicht ist. Vorzugsweise ist die Beschichtung aus einer Härte von > 90 Shore A ausgebildet.
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Die Außenhaut der Hülle weist bevorzugt im Bereich der Fußsohle ein abriebfestes Gummimaterial auf, welches insbesondere eine Profilierung umfasst. Dadurch kann eine erhöhte Lebensdauer, Funktionstüchtigkeit und Halt auf dem Untergrund gegeben sein.
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Benachbart zum abriebfesten Gummimaterial der Fußsohle ist bevorzugt ein etwas weicheres Material ausgebildet. Insbesondere im Bereich des Fußgewölbes. Dadurch kann eine natürliche Torsionsachse zwischen der Ferse und dem Vorfuß über den vierten und fünften Strahl des Mittelfußes geschaffen werden, wodurch ein dreidimensionaler Abrollvorgang ermöglicht ist.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Prothesenfußes,
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2 eine perspektivische Ansicht auf eine Außenseite des Prothesenfußes gemäß 1,
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3 eine perspektivische Ansicht auf eine Innenseite des Prothesenfußes gemäß 1,
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4 eine Ansicht von unten auf den Prothesenfuß gemäß 1.
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In 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Prothesenfußes 11 zur Erörterung des Aufbaus und der Funktionsweise des Prothesenfußes dargestellt. Die 2 und 3 zeigen jeweils perspektivische seitliche Ansichten auf den Prothesenfuß 11 gemäß 1 und 4 eine Ansicht auf eine Fußsohle des Prothesenfußes, so dass aus den 2 bis 4 auch die ästhetische körperliche Ausgestaltung des Prothesenfußes 11 näher ersichtlich ist.
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Der Prothesenfuß 11 besteht aus einem Kernstück 14 und aus einer Hülle 22, welche das Kernstück 14 zumindest teilweise umgibt und zwischen dem Kernstück 14 und der Hülle 22 eine Druckkammer 21 bildet. Am Kernstück 14 ist eine Anschlussstelle 15 vorgesehen, um den Prothesenfuß 11 an einen künstlichen Unterschenkel 16 austauschbar zu befestigen. Hierzu ist bspw. eine Schraubverbindung oder ein Bajonettverschluss vorgesehen. Alternativ kann auch eine unlösbare Verbindung ausgebildet sein. Die Anschlussstelle 15 nimmt ein Ventil 18 auf, welches von außen, also von der Seite des Unterschenkels 16 bei abgenommenem Prothesenfuß 11 frei zugänglich ist. Über dieses Ventil 18 kann ein Medium in die Druckkammer 21 der Hülle 22 eingebracht werden. Dieses Ventil kann ein Autoventil oder ein anderweitiges Ventil sein, so dass handelsübliche Pumpsysteme oder Medienbefüllsysteme eingesetzt werden können. Die Hülle 22 ist bevorzugt am Rand 23 der Anschlussstelle 16 mediendicht an dem Kernstück 14 befestigt, um eine abgeschlossene Druckkammer 21 zu bilden. Als befüllbare Medien können gasförmige, gelförmige, flüssige oder zähflüssige Medien eingesetzt werden. Beispielsweise kann auch ein Hydrauliköl verwendet werden. Alternativ kann Hülle 22 mehrere Druckkammern 21 umfassen, so dass einzelne Kammern auch mit unterschiedlichen Medien befüllt werden können, um unterschiedliche Härten oder Dämpfungen für den Prothesenfuß 11 zu bilden.
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Das Kernstück 14 umfasst ein Fußoberteil 24 sowie ein Fersenoberteil 25, welche leicht dachförmig einander zugeordnet sind. Die Hülle 22 liegt vorteilhafterweise an dem Fußoberteil 24 und/oder dem Fersenoberteil 25 an. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Hülle 22 in dem unmittelbar auf dem Fußoberteil 24 und Fersenoberteil 25 aufliegenden Bereich teilweise oder vollständig fest verbunden ist.
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Die Hülle 22 ist schlauchlos ausgebildet und besteht aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere faserverstärktes Kunststoffmaterial oder einer Kunststoff-Metallfasermatrix, dessen Wandstärke an die Funktion des Fußes angepasst sein kann. Die Hülle 22 kann auch einen drahtverstärkten Wandaufbau umfassen. Ebenso kann die Hülle 22 einen ein- oder mehrschichtigen Wandaufbau aufweisen, wobei auch einzelne Bereiche durch einen mehrschichtigen Wandaufbau verstärkt sein können.
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Die Hülle 22 umfasst eine Ferse bzw. ein Fersenoberteil 27, von der aus sich eine Fußsohle 28 von dem Bereich der Fußwurzelknochen über die Mittelfußknochen bis zu den Zehengliedern erstreckt. Die Druckkammer 21 selbst erstreckt sich vom Fersenbereich 27 bis zum Mittelfußbereich 31. An den Mittelfußbereich 31 anschließend sind im Vorfußbereich 32 die Zehen 33 vorteilhafterweise aus Vollmaterial angeformt, ohne dass die Druckkammer 21 sich bis in die Zehen 33 hinein erstreckt. Durch die Ausgestaltung der Zehen 33 aus Vollgummi kann eine natürliche Zehenform nachgebildet werden, so dass sogar alle einzelnen Zehen 33 jeweils für sich bewegbar sind.
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Bei einer befüllten Druckkammer 21 ist die Fußsohle 28 von einer Außenkontur 35 an einer Unterseite des Kernstücks 14 beabstandet. Die Außenkontur 35 weist zur Fußsohle 28 und umfasst einen Verlauf, so dass bei einer nicht mit Medium befüllten Druckkammer 21 ein hinreichendes Abrollverhalten ermöglicht ist. Ein zum Fersenbereich 27 weisender Abschnitt 51 des Kernstücks 14 weist bevorzugt einen steilen ansteigenden Verlauf ausgehend von dem in die Druckkammer 21 führenden Ventil 18 auf, als der zum Mittelfußbereich 31 weisende Abschnitt 52, der flacher ausgebildet ist. Auf der Außenkontur 35 ist eine gummiartige Beschichtung 36 aufgebracht, um ein gedämpftes Abrollen zu ermöglichen.
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Zwischen der Anschlussstelle 15 und dem Unterschenkel 16 kann ein Dämpfungselement 38 vorgesehen sein, um eine zusätzliche Nachgiebigkeit zwischen dem Prothesenfuß 11 und dem Unterschenkel 16 zu ermöglichen. Dieses Dämpfungselement 38 kann unmittelbar der Anschlussstelle 15 zugeordnet und mit dieser befestigt sein. Dieses Dämpfungselement 38 kann alternativ als Dichtungselement oder zusätzlich mit einer Dichtungsfunktion ausgebildet sein, so dass dieser Prothesenfuß auch ohne Schuhe getragen werden kann und auch problemlos bei feuchten Schlämmen, unter Wasser oder bei stark abrasivem Untergrund eingesetzt werden kann.
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Der Prothesenfuß 11 weist des Weiteren an seiner Fußoberseite 24 und bevorzugt auch an seiner Fersenoberseite 25 jeweils ein Formstabilisierungselement 41 auf. Dieses kann sich bspw. teilweise oder vollständig bezüglich dem Fußoberteil 24 und Fersenoberteil 25 des Kernstücks 14 erstrecken. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass sich dieses über das Fersenoberteil 25 hinaus erstreckt, so dass dies noch ein Teil der Ferse bildet.
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Das Formstabilisierungselement 41 entlang des Fußoberteils 24 erstreckt sich zumindest vorteilhafterweise in den Vorfußbereich 32 bzw. in einen Übergangsbereich zwischen dem Mittelfußbereich 31 und den Zehen 33 hinein, so dass aufgrund der weiteren Ausgestaltung der Druckkammer 21, die bis zum Mittelfußbereich 31 reicht und der aus Vollmaterial ausgebildeten Zehen 33 eine natürliche Abrollachse 43 gebildet wird, welche der Abrollachse des menschlichen Fußes zwischen den Mittelfußknochen und den Zehengliedern entspricht. Dieses Formstabilisierungselement 41 kann zur Bildung dieser Abrollachse 43 ein an die Zehenkontur des menschlichen Fußes angepassten Verlauf 44 aufweisen, wobei sich das Formstabilisierungselement 41 bevorzugt bis zur lateralen Seite des Fußes erstreckt und einen fünften Strahl 45 des Fußes überdeckt. Bevorzugt erstreckt sich das Formstabilisierungselement 41 in Richtung Ferse und überdeckt einen Knöchelbereich 46, so dass die Druckkammer 21 beim Auftreten nicht seitlich ausweichen und es zu einem unkontrollierten Walkverhalten kommen kann.
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Analoges gilt für die mediale bzw. innere Seite des Fußes, wie dies in 3 dargestellt ist. Das Formstabilisierungselement 41 erstreckt sich oberhalb des Fußgewölbes 47 bzw. das Fußgewölbe 47 ist freibleibend ausgebildet, um das Abrollverhalten des menschlichen Fußes noch weiter nachzubilden.
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Das Formstabilisierungselement 41 ist vorteilhafterweise in die Hülle 22 integriert und umfasst bspw. faserverstärkte Elemente durch einen von der Hülle 22 abweichenden Kunststoff hergestellt, bspw. durch eine Mehrkomponentenspritzgusstechnik. Dadurch kann das Formstabilisierungselement 41 zwar nachgiebig, jedoch steifer als die Hülle 22 ausgebildet sein.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform kann das Formstabilisierungselement 41 in den das Kernstück 14 überdeckenden Bereich des Fußoberteils 24 und/oder Fersenoberteils 25 fest daran angeordnet sein. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Formstabilisierungselement 41 lediglich im Bereich der Anschlussstelle 15, in welcher die Hülle 22 angeordnet ist, ebenfalls fest mit dem Kernstück 14 verbunden ist und von dort an bis zum jeweiligen freien Ende auch gegenüber dem Kernstück 14 zumindest teilweise abhebbar ist.
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Das Formstabilisierungselement 41 kann auch im Bereich des Fußoberteils 24 und/oder des Mittelfußbereichs 31 eine elastische Trennfuge 49 aufweisen, um einen sogenannten „Split Toe” auszubilden. Dadurch kann ein 3D-Abrollverhalten des Prothesenfußes 11 zusätzlich unterstützt werden.
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Aus 4 geht die Ausgestaltung der Fußsohle 28 an der Hülle 22 hervor. Im Bereich der Ferse 27 sowie des sich von dort an erstreckenden vierten und fünften Strahls 45 bis zum Mittelfußbereich 31 und auch bezüglich den Zehen 33 weist die Fußsohle 28 ein besonders abriebfestes Material auf, wie bspw. ein Gummimaterial für Fahrradreifen oder Autoreifen. Die Fußsohle 28 kann auch ein Profil aufweisen, so dass eine bessere Traktion mit dem Untergrund gegeben ist. Der Fußgewölbebereich 47 sowie ein Teil des Knöchelbereichs 46 sind mit weicherem Material ausgebildet, wodurch wiederum eine weiter verbesserte Dynamik beim Gehen und Abrollen des Prothesenfußes 11 gegeben ist.
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Durch einen solchen Prothesenfuß 11 wird ein natürliches Abrollverhalten ermöglicht, also eine sogenannte dreidimensionale Abrollung. Dies wird bspw. durch den Verlauf der Fußsohle gemäß 4 erzielt. Ebenso durch das Formstabilisierungselement 41, welches sich lateral und medial sowie entlang des Mittelfußbereiches 31 asymmetrisch erstreckt. Darüber hinaus ist eine sehr robuste Ausgestaltung gegeben, welche einen Barfuß-Einsatz ermöglicht. Zudem ist eine optisch ansprechende Gestaltung gegeben. Darüber hinaus kann eine Anpassung in der Form und/oder Gestalt des Prothesenfußes an verschiedene Bedürfnisse in einfacher Weise ermöglicht sein. Beispielsweise kann die Sohlengestaltung direkt als Laufschuh nutzbar gemacht werden, so dass beispielsweise der Vorderfuß gegenüber der Ferse verdrehbar und mit einem Steg verbunden ist. Vorzugsweise kann dabei eine Mehrkomponenten-Elastomer-Lösung eingesetzt werden. Als weitere alternative Ausgestaltung kann ein Stiefeldesign oder ein Halbschuh gestaltet werden, an welchem beispielsweise ein Absatz mit einer Sohle angeformt ist. Des Weiteren kann der Prothesenfuß auch ”Barfuß” ohne Schuh getragen werden. Darüber hinaus können an der Unterseite des Prothesenfußes Wechselsohlen ausgebildet werden, so dass beispielsweise auch bezüglich unterschiedlichen Schuhformen und Profilsohlen gewechselt werden kann. Aufgrund des Einsatzes eines Ventiles 18, insbesondere eines Autoventils, ist ein wartungsarmes System gegeben. Somit kann durch einen solchen pneumatischen Prothesenfuß eine optimierte Führung des Körperschwerpunktes, sowie ein dreidimensionales Abrollverhalten und auch ein sicheres Gehen bei unebenen Untergründen ermöglichen.
